PL190635B1 - Magnesium die casting process - Google Patents

Magnesium die casting process

Info

Publication number
PL190635B1
PL190635B1 PL98342005A PL34200598A PL190635B1 PL 190635 B1 PL190635 B1 PL 190635B1 PL 98342005 A PL98342005 A PL 98342005A PL 34200598 A PL34200598 A PL 34200598A PL 190635 B1 PL190635 B1 PL 190635B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
supply channel
cross
cavity
flow
area
Prior art date
Application number
PL98342005A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL342005A1 (en
Inventor
Morris Taylor Murray
Matthew Alan Cope
Original Assignee
Commw Scient Ind Res Org
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AUPP0604A external-priority patent/AUPP060497A0/en
Application filed by Commw Scient Ind Res Org filed Critical Commw Scient Ind Res Org
Publication of PL342005A1 publication Critical patent/PL342005A1/en
Publication of PL190635B1 publication Critical patent/PL190635B1/en

Links

Abstract

1. A method of pressure die casting of magnesium alloy in a semi-solid state in which melted magnesium alloy flows through a supply duct and injecting it into the mould cavity. It is characterised in that the stream of the alloy leaving the supply duct (26) is extended on the sides in controlled conditions against the direction of injection. The speed of the alloy stream flow in the supply duct (26) is within the range of 140-165 m/s and the speed of the alloy stream flow in the area of controlled extension is 25-50 percent smaller than the speed of the alloy stream flow in the supply duct (26). 6. Metal flow system in the magnesium alloy pressure die casting device in a semi-solid state, connected with a mould with a cavity, which has at least one supply duct between the source of melted alloy and the mould cavity. It is characterised in that the supply duct (26) is connected with at least one area of controlled extension with increasing cross-section area. The proportion of the cross-section area of the controlled extension area to the cross-section area of the supply duct (26) is between 2:1 and 4:1.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciśnieniowego odlewania stopu magnezu i układ przepływu metalu w urządzeniu do ciśnieniowego odlewania stopu magnezu, w stanie półstałym.The present invention relates to a magnesium alloy die casting process and a metal flow system in a semi-solid magnesium alloy die casting device.

190 635190 635

W przemyśle odlewania ciśnieniowego panuje pogląd, że ze względu na mniejszą pojemność cieplną stopów magnezu w porównaniu ze stopami cynku i aluminium trzeba stosować duże kanały doprowadzające i wlewy, by uniknąć przedwczesnego krzepnięcia roztopionego stopu magnezu. Rzeczywiście, jest to praktyka uważana za najlepszą przez przemysł, chociaż interpretacje różnią się znacznie.It is believed in the die casting industry that due to the lower heat capacity of magnesium alloys compared to zinc and aluminum alloys, large feed channels and gates must be used to avoid premature solidification of the molten magnesium alloy. Indeed, this is considered the best practice by the industry, although interpretations vary widely.

Jest znane wiele różnych rozwiązań, które mają na celu zapewnienie wykonywania zadowalających odlewów ze stopów magnezu. Jednakże odlewy ciśnieniowe ze stopu magnezu wytwarzane tymi sposobami zwykle wykazują większy stopień wad powierzchniowych niż ciśnieniowe odlewy cynku lub aluminium.Many different solutions are known to ensure satisfactory magnesium alloy casting. However, magnesium alloy die casting produced by these methods typically exhibit a greater degree of surface defects than zinc or aluminum die casting.

Z opisu DE 196 06 806 jest znany sposób i urządzenie do tiksotropowego odlewania ciśnieniowego metali. Stop metalu, w postaci wstępnie przygotowanego kęsa, podgrzewa się do stanu półstałego. Jest to stan częściowego stopienia, pośredni pomiędzy stanem stałym a stanem ciekłym. Tak przygotowany stop wytłacza się z cylindrów z prędkością przepływu wynoszącą 4-15 m/s do węższych kanałów doprowadzających. Powoduje to zwiększenie prędkości przepływu, ale nadal pozostaje ona niska. Z kanałów doprowadzających stop wpływa do wnęki formy, gdzie jego prędkość przepływu maleje. W żadnym etapie procesu stan skupienia stopu nie ulega zmianie. Pozostaje on półstałym stopem aż do chwili wypełnienia do wnęki formy. Niezbędne jest dokładne sterowanie temperaturą, aby zapobiec dalszemu topieniu, czy ponownemu zakrzepnięciu przed wytłoczeniem.DE 196 06 806 discloses a method and an apparatus for thixotropic metal die casting. The metal alloy, in the form of a pre-prepared billet, is heated to a semi-solid state. It is a state of partial melting, intermediate between the solid state and the liquid state. The alloy prepared in this way is extruded from the cylinders at a flow velocity of 4-15 m / s into narrower feed channels. This increases the flow rate, but remains low. From the feed channels, the melt flows into the mold cavity, where its flow velocity decreases. The alloy does not change in any stage of the process. It remains a semi-solid alloy until it is filled into the mold cavity. Accurate temperature control is necessary to prevent further melting or re-solidification prior to extrusion.

Sposób ciśnieniowego odlewania stopu magnezu, w stanie półstałym, polegający na prowadzeniu roztopionego stopu magnezu kanałem doprowadzającym i wtryskiwaniu we wnękę formy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że strumień stopu opuszczający kanał doprowadzający poddaje się kontrolowanemu rozszerzaniu na boki względem kierunku wtryskiwania, przy czym stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w kanale doprowadzającym mieszczącą się w zakresie 140-165 m/s oraz stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania wynoszącą 25-50% mniej niż prędkość przepływu strumienia stopu w kanale doprowadzającym.The method of semi-solid pressure casting of magnesium alloy which consists in guiding molten magnesium alloy through a supply channel and injecting into the mold cavity, according to the invention, is characterized in that the melt flow leaving the supply channel is subjected to a controlled lateral expansion with respect to the injection direction. a melt flow velocity in the supply channel is in the range of 140-165 m / s and a melt flow velocity in the controlled expansion area is used which is 25-50% less than the flow velocity of the melt flow in the supply channel.

Korzystnie, prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania zmniejsza się skokowo.Preferably, the flow rate of the melt flow in the controlled expansion region is reduced stepwise.

Ewentualnie, prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania zmniejsza się postępująco.Optionally, the flow rate of the melt stream in the controlled expansion region is decreased progressively.

Stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w kanale doprowadzającym wynoszącą, korzystnie, około 150 m/s.The melt flow velocity in the supply channel is preferably about 150 m / s.

Stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania wynoszącą, korzystnie, około 2/3 prędkości przepływu strumienia stopu w kanale doprowadzającym.The flow rate of the melt flow in the controlled expansion area is preferably about 2/3 of the flow rate of the melt flow in the feed channel.

Układ przepływu metalu w urządzeniu do ciśnieniowego odlewania stopu magnezu, w stanie półstałym, połączony z formą zaopatrzoną we wnękę i mający co najmniej jeden kanał doprowadzający pomiędzy źródłem zasilania roztopionym stopem a wnęką formy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kanał doprowadzający jest połączony z co najmniej jednym obszarem kontrolowanego rozszerzania o zwiększającym się polu przekroju poprzecznego, przy czym stosunek pola przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania do pola przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego mieści się w zakresie od 2:1 do 4:1.A metal flow system in a magnesium alloy die casting apparatus in a semi-solid state connected to a mold provided with a cavity and having at least one supply channel between a supply of molten alloy and the cavity of the mold, according to the invention, characterized in that the supply channel is connected to each other. at least one controlled expansion area having an increasing cross-sectional area, the ratio of the cross-sectional area of the controlled expansion area to the cross-sectional area of the supply channel is in the range of 2: 1 to 4: 1.

Obszar kontrolowanego rozszerzania stanowi, korzystnie, wlew metalu bezpośrednio do wnęki formy.The controlled expansion area is preferably in the infusion of metal directly into the mold cavity.

Obszar kontrolowanego rozszerzania znajduje się, ewentualnie, co najmniej częściowo wewnątrz wnęki formy i ograniczają go powierzchnie tworzące tę wnękę w pobliżu miejsca, w którym stop wpływa we wnękę.The controlled expansion area is possibly at least partially inside the mold cavity and is delimited by the surfaces forming the cavity near where the alloy flows into the cavity.

W szczególności, w miejscu, w którym stop wpływa we wnękę znajduje się wlew, stanowiący wylotowy koniec kanału doprowadzającego poza obszarem kontrolowanego rozszerzania.In particular, at the point where the melt flows into the cavity, there is an opening which forms the outlet end of the delivery channel outside the controlled expansion area.

Ewentualnie, w miejscu, w którym stop wpływa we wnękę znajduje się wlew, stanowiący część obszaru kontrolowanego rozszerzania.Optionally, there is an infusion at the point where the melt flows into the cavity as part of a controlled expansion area.

W szczególności, pole przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania zwiększa się skokowo względem pola przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego.In particular, the cross-sectional area of the controlled expansion area increases stepwise with respect to the cross-sectional area of the supply channel.

190 635190 635

Względnie, pole przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania zwiększa się postępująco względem pola przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego.Relatively, the cross-sectional area of the controlled expansion area increases progressively with respect to the cross-sectional area of the supply channel.

Stosując sposób i układ według wynalazku możliwe jest wytwarzanie odlewów ciśnieniowych dobrej jakości ze stopów magnezu. Tak wytworzone odlewy mogą mieć jakość porównywalną z jakością uzyskiwaną w przypadku odlewów ze stopów aluminium lub cynku. Rozwiązania według wynalazku umożliwiają znaczne polepszenie wydajności odlewania, to znaczy procentowego stosunku ciężaru odlewu do ciężaru całego wprowadzanego metalu. Można dzięki temu znacznie zmniejszyć ciężar metalu, który trzeba odzyskać i powtórnie przetworzyć, a to oznacza zmniejszenie kosztów produkcji.By using the method and system according to the invention, it is possible to produce good quality pressure castings from magnesium alloys. The castings produced in this way may have a quality comparable to that obtained in the case of castings made of aluminum or zinc alloys. The solutions according to the invention make it possible to significantly improve the casting efficiency, i.e. the percentage ratio of the weight of the casting to the weight of the total metal introduced. As a result, the weight of the metal that needs to be recovered and recycled can be significantly reduced, which means lower production costs.

Dzięki odlewaniu stopu magnezu w stanie półstałym napełnianie wnęki formy odbywa się stopniowo przez półstałe czoła metalu poruszającego się od wlewu lub innego miejsca wprowadzania. Taka postać napełniania stopem magnezu jest głównym odejściem od bardzo skomplikowanego napełniania obwodowego cieczą, po którym następuje napełnianie zwrotne spotykane przy odlewaniu ciśnieniowym stopów aluminium lub cynku i opisane po raz pierwszy przez Frommera w 1932 roku (patrz publikacja „Die Casting”, H. H. Doehler, 1991, McGraw-Hill Publishing, Inc.).By casting semi-solid magnesium alloy, filling of the mold cavity is progressively accomplished through semi-solid faces of metal moving from the gate or other insertion point. This form of magnesium alloy filling is a major departure from the highly complex circumferential liquid filling followed by the backfilling encountered in die casting of aluminum or zinc alloys and first described by Frommer in 1932 (see Die Casting, HH Doehler, 1991) , McGraw-Hill Publishing, Inc.).

Obszar kontrolowanego rozszerzania zawiera wlew, przez który metal przepływa z kanału doprowadzającego we wnękę formy. Rzeczywiste pole przekroju poprzecznego dla przepływu przez wlew jest większe niż rzeczywiste pole przekroju poprzecznego dla przepływu przez kanał doprowadzający, na skutek czego roztopiony metal ma prędkość przepływu w kanale doprowadzającym większą niż prędkość poprzez wlew. Jest to sprzeczne z aktualnie zalecaną praktyką.The controlled expansion region includes an gate through which metal flows from the supply channel into the mold cavity. The actual cross-sectional area for infusion flow is greater than the actual cross-sectional area for flow through the supply channel, whereby the molten metal has a flow velocity in the supply channel greater than the velocity through the infusion. This is contrary to the current recommended practice.

Rzeczywiste pole przekroju poprzecznego dla przepływu przez kanał doprowadzający może być zachowane na całej długości kanału doprowadzającego. Jednakże to rzeczywiste pole przekroju poprzecznego może być zachowane tylko na części tej długości. W tym ostatnim przypadku może być stosowane większe pole przekroju poprzecznego dla przepływu przez wlotową część kanału doprowadzającego.The actual cross-sectional area for the flow through the supply channel may be maintained over the entire length of the supply channel. However, this actual cross-sectional area can only be preserved for part of that length. In the latter case, a larger cross-sectional area may be used for flow through the inlet part of the supply channel.

Obszar kontrolowanego rozszerzania utworzony przez wnękę może być traktowany jako pseudowlew i na ogół wzmianka o wlewie poniżej powinna być rozumiana jako obejmująca zarówno rzeczywisty wlew', jak i pseudowlew.The area of controlled expansion formed by the cavity may be considered a pseudo-infusion and in general the reference to infusion below should be understood to include both actual infusion and pseudo-infusion.

Rozwiązania według wynalazku nadają się do stosowania w gorącokomorowym lub zimnokomorowym odlewaniu ciśnieniowym. W każdym przypadku umożliwiają bardzo duże zmniejszenie kosztów produkcji odlewów z magnezu, ponieważ, jak przedstawiono dalej, pozwalają na znaczne polepszenie wydajności odlewania. Ponieważ ciężar metalu z nadlewu, który trzeba odzyskać i powtórnie przetworzyć jest znacznie zmniejszony, rozwiązano szczególnie ważne zagadnienie w odlewaniu magnezu.The embodiments of the invention are suitable for use in hot chamber or cold chamber die casting. In any case, they allow a very large reduction in the production costs of magnesium castings because, as will be shown below, they allow a significant improvement in the casting performance. Since the weight of the riser metal that needs to be recovered and recycled is greatly reduced, a particularly important issue in magnesium casting has been solved.

Jednakże prędkość przepływu strumienia stopu w kanale doprowadzającym mieszcząca się w zakresie 140-165 m/s nie musi obowiązywać na całej długości tego kanału. Wystarczy, jeżeli prędkość ta jest osiągana w tej części kanału doprowadzającego, która ma mniejszy rzeczywisty przekrój poprzeczny niż przekrój innych części tego kanału.However, a melt flow velocity in the supply channel in the range 140-165 m / s need not be valid along the entire length of the channel. It is sufficient if this speed is achieved in that part of the supply channel which has a smaller actual cross section than that of the other parts of this channel.

Powyżej jest mowa o rzeczywistym polu przekroju poprzecznego dla przepływu przez obszar kontrolowanego rozszerzania i przez kanał doprowadzający, jako różniącym się od fizycznego pola przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania i kanału doprowadzającego. Rozróżnienie to jest ważne. W rozwiązaniach z dużymi kanałami doprowadzającymi i wlewami, zgodnie z dotychczasową najlepszą praktyką odlewania stopów magnezu i podobnie do praktyki odlewania stopów aluminium i cynku, rzeczywista droga przepływu w kanałach doprowadzających biegnie poprzez obszar cylindryczny o polu przekroju poprzecznego znacznie mniejszym niż fizyczne pole przekroju poprzecznego kanałów doprowadzających. Znacznie mniejsze pole przekroju poprzecznego obszaru przepływu dotyczy nieco scentralizowanego rdzenia, w którym roztopiony metal przepływa przez kanały doprowadzające i który jest usytuowany wewnątrz tulei co najmniej częściowo zakrzepłego metalu o znacznej grubości ścianek. Dla danego pola przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego, pole przekroju poprzecznego tego obszaru przepływu jest większe, kiedy forma jest gorąca.Above, the actual cross-sectional area of flow through the controlled expansion area and through the supply channel is mentioned as being different from the physical cross sectional area of the controlled expansion area and the supply channel. This distinction is important. In solutions with large feed and gates, in accordance with the current best practice of magnesium alloy casting and similar to aluminum and zinc casting, the actual flow path in the feed channels is through a cylindrical area with a cross-sectional area significantly smaller than the physical cross-sectional area of the feed channels. . The much smaller cross-sectional area of the flow area relates to the somewhat centralized core in which the molten metal flows through the feed channels and which is located inside a sleeve of at least partially solidified metal with a significant wall thickness. For a given cross-sectional area of the supply channel, the cross-sectional area of this flow area is greater when the mold is hot.

Ta różnica pomiędzy rzeczywistym polem przekroju poprzecznego dla przepływu przez kanał doprowadzający a fizycznym polem przekroju poprzecznego dla przepływu przez kanałThis difference between the actual cross-sectional area for flow through the supply channel and the physical cross-sectional area for flow through the channel

190 635 doprowadzający jest mniej wyraźna w kanale doprowadzającym rozwiązania według wynalazku. Często różnicę tę można zasadniczo wyeliminować. Aby ułatwić osiągnięcie tej sytuacji, wlotowa część kanału doprowadzającego dla układu gorącokomorowego może być utworzona przez człon wykonany z odpowiedniego materiału ceramicznego, który umożliwia utrzymywanie cyklu temperaturowego uniemożliwiającego krzepnięcie metalu na powierzchniach tego członu, który tworzy kanał doprowadzający. Alternatywnie, taka wlotowa część długości kanału doprowadzającego układu gorącokomorowego lub zimnokomorowego może być utworzona przez człon dostosowany do cyrkulacji płynu wymiany ciepła albo przez zastosowanie elektrycznego urządzenia grzejnego.The feed channel is less pronounced in the feed channel of the present invention. Often this difference can be substantially eliminated. To facilitate this situation, the inlet portion of the supply conduit for the hot chamber system may be formed by a member made of a suitable ceramic material that allows a temperature cycle to be maintained to prevent the metal from solidifying on the surfaces of the member that forms the supply conduit. Alternatively, such an inlet portion of the length of the supply channel of the hot or cold chamber system may be formed by a member adapted to circulate the heat exchange fluid or by the use of an electric heating device.

Dotychczasowa praktyka wymagała dużych układów kanałów doprowadzających o przekroju poprzecznym większym niż wlew, to znaczy sytuacja była odwrotna niż w rozwiązaniu według wynalazku, jeśli chodzi o przekroje poprzeczne kanału doprowadzającego i obszaru kontrolowanego rozszerzania. W konsekwencji, znane układy powodowały stosunkowo dużą ilość metalu w nadlewie, a zatem wysokie koszty odzyskiwania i powtórnego przetwarzania metalu z nadlewów. Dotychczasowa praktyka zwykle powodowała, że ciężar metalu w nadlewie był większy niż 50% ciężaru odlewu, a w niektórych przypadkach ponad 100%. To znaczy ilość metalu w nadlewie może być większa niż w odlewie.Hitherto practice has required large supply channel systems with a cross-section larger than the headbox, i.e. the opposite of the present invention for the cross-sections of the supply channel and the controlled expansion area. Consequently, known systems have resulted in a relatively large amount of metal in the riser and thus high costs for the recovery and recycling of the metal from the risers. Hitherto practice has usually resulted in the weight of the metal in the riser being greater than 50% of the weight of the casting, and in some cases more than 100%. That is, the amount of metal in the riser may be greater than in the casting.

W odróżnieniu od znanych rozwiązań, rozwiązania według wynalazku umożliwiają znaczne zmniejszenie ilości metalu w nadlewie tak, że stanowi ona mniej niż 30% ciężaru odlewu w przypadku maszyn zimnokomorowych. W wielu przypadkach, zwłaszcza w maszynach gorącokomorowych, rozwiązania według wynalazku umożliwiają, że ilość metalu w nadlewie jest znacznie mniejsza, np. wynosi około 5% lub nawet około 2%. Stanowi to oczywiście znaczną praktyczną zaletę, ponieważ odpowiednio maleje koszt przetwarzania odzyskanego metalu.Contrary to the known solutions, the solutions according to the invention make it possible to significantly reduce the amount of metal in the riser, so that it constitutes less than 30% of the casting weight in the case of cold chamber machines. In many cases, especially in hot chamber machines, the embodiments of the invention make it possible for the amount of metal in the riser to be significantly less, e.g. about 5% or even about 2%. This is, of course, a considerable practical advantage as the processing cost of the recovered metal is correspondingly reduced.

Rozwiązania według wynalazku umożliwiają znaczne zmniejszenie ilości metalu w nadlewie jako bezpośredni wynik zmniejszenia przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego, a dalsze zmniejszenie umożliwia skrócenie długości kanału doprowadzającego. Przekrój poprzeczny można zmniejszyć tak, że jest on zasadniczo zgodny z rzeczywistym przekrojem poprzecznym dla przepływu przez kanał doprowadzający. Jednakże rzeczywisty przekrój poprzeczny dla przepływu musi być zachowany tylko na części długości kanału doprowadzającego, takiej jak mniejsza część tej długości. Ponadto część długości kanału doprowadzającego, w której następuje krzepnięcie w operacji odlewania można znacznie skrócić, by uzyskać dalsze zmniejszenie ilości metalu w nadlewie.The solutions of the invention make it possible to significantly reduce the amount of metal in the riser as a direct result of the reduction in cross-section of the supply channel, and the further reduction makes it possible to shorten the length of the supply channel. The cross section can be reduced so that it coincides substantially with the actual flow cross section through the feed channel. However, the actual flow cross-section only needs to be observed over a part of the length of the supply channel, such as a smaller part of that length. Moreover, the portion of the length of the supply channel in which solidification occurs in the casting operation can be significantly shortened to obtain a further reduction of the amount of metal in the riser.

Rozwiązania według wynalazku umożliwiają osiągnięcie znacznych korzyści poza zmniejszeniem kosztów powtórnego przetwarzania. Obejmują, one znaczne polepszenie parametrów dotyczących porowatości odlewu i wykończenia powierzchni. W porównaniu z odlewami ciśnieniowymi ze stopów aluminium lub cynku, odlewy z magnezu wytwarzane znanymi sposobami mają zwykle gorsze wykończenie powierzchni, często przypisywane porowatości przy lub w pobliżu powierzchni odlewu. Rozwiązania według wynalazku umożliwiają znaczne zmniejszenie porowatości odlewu, jak również osiągnięcie równomiernego wykończenia powierzchni z dobrą jakością.The solutions according to the invention allow significant benefits beyond reducing the cost of recycling. These include significant improvements in casting porosity and surface finish parameters. Compared with aluminum or zinc alloy die casting, magnesium die casting produced by known methods generally has a poorer surface finish, often attributed to porosity at or near the surface of the casting. The solutions according to the invention make it possible to significantly reduce the porosity of the casting as well as to achieve an even surface finish with good quality.

Przedmiot wynalazku został zobrazowany w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój pokazujący część układu według wynalazku dostosowanego do wytwarzania klamek drzwiowych, fig. 2 - widok układu z fig 1, z prawej strony, fig. 3 - schematycznie odlaną klamkę drzwiową z dołączonym metalem nadlewu, fig. 4 - schematycznie układ doświadczalny, fig. 5 i 6 - dalsze przykłady wykonania układu, fig. 7 - schematycznie napełnianie wnęki formy podczas odlewania stopu magnezu, fig. 8A-8C - kształt przekroju poprzecznego kanałów doprowadzających i schematycznie dla każdego kanału jego rzeczywisty przekrój, fig. 9 - widok z góry miski odlanej ze stopu magnezu, fig. 10 - przekrój miski z fig. 9 i fragmentu formy wzdłuż linii XI-XI z fig; 9, fig. 11 - przekrój formy do odlewania ciśnieniowego w maszynie gorącokomorowej, zaś fig. 12 przedstawia przekrój podobny do fig. 11, ale przedstawiający zmodyfikowany większy odlew, nadający się do wytwarzania za pomocą formy z fig. 11 przy użyciu maszyny zimnokomorowej.The subject matter of the invention has been illustrated in the embodiments in the drawings, in which fig. 1 is a cross-sectional view showing part of a system according to the invention suitable for the manufacture of door handles, fig. 2 - view of the arrangement of fig. 1, right side, fig. 3 - schematically a cast door handle with attached sprue metal, Fig. 4 - schematic experimental setup, Fig. 5 and 6 - further embodiments of the arrangement, Fig. 7 - schematically filling the mold cavity during magnesium alloy casting, Figs. 8A-8C - cross-sectional shape of the supply channels and schematically for each channel its actual section, Fig. 9 - top view of the cast magnesium alloy bowl, Fig. 10 - section of the bowl from Fig. 9 and a part of the mold along the line XI-XI in Fig. 9, Fig. 11 is a sectional view of a hot chamber die casting mold, and Fig. 12 is a cross section similar to Fig. 11 but showing a modified larger casting suitable for production with the mold of Fig. 11 using a cold chamber machine.

Natomiast rozwiązania znane ze stanu techniki zostały zobrazowane na rysunkach, na których pos. I przedstawia znany układ przepływu metalu, pos. II - schematycznie napełnianieOn the other hand, the solutions known from the state of the art are illustrated in the drawings, in which Fig. I shows the known metal flow system, pos. II - schematic filling

190 635 wnęki formy podczas odlewania stopu cynku lub aluminium, zaś pos. III-V przedstawiają doświadczalne układy przepływu metalu.190 635 of the mold cavity during casting of a zinc or aluminum alloy, and pos. III-V show experimental metal flow systems.

Przedmiot wynalazku jest zilustrowany szeregiem przykładów. Pierwszy szereg przykładów miał na celu lepsze zrozumienie mechanizmu przepływu i krzepnięcia stopów magnezu. W szczególności przykłady te miały na celu określenie, jakie ulepszenia wykończenia powierzchni i poziomów porowatości można uzyskać przez zmienianie i/lub kontrolowanie parametrów fizycznych określonych odlewów.The subject of the invention is illustrated by a series of examples. The first series of examples aimed to better understand the flow and solidification mechanisms of magnesium alloys. In particular, these examples were intended to determine what improvements in surface finish and porosity levels can be obtained by varying and / or controlling the physical parameters of specific castings.

Niektóre początkowe przykłady tego pierwszego szeregu wykorzystywały technikę „niedolewu”, aby zrozumieć modele przepływu. Przykłady te pozwoliły na zidentyfikowanie dwóch reżimów przepływu we wnęce, które zawsze dawały obszar słabego wykończenia pomiędzy nimi. Model przepływu nie był podobny do żadnego modelu obserwowanego w ciśnieniowych odlewach cynku lub aluminium. Badanie mikrostruktury wykazało, że:Some early examples of this first series used the "underflow" technique to understand flow patterns. These examples identified two cavity flow regimes that always gave a poor finish area in between. The flow pattern was not similar to any pattern seen in die-cast zinc or aluminum. Examination of the microstructure showed that:

• Przepływ w kanale doprowadzającym odbywał się poprzez obszar cylindryczny o przekroju poprzecznym znacznie mniejszym niż projektowany fizyczny przekrój poprzeczny kanału doprowadzającego. Zauważono to również w przekrojach odlewów, gdzie przepływ był j e dnokierunkowy.• The flow in the supply channel was through a cylindrical area with a cross-section much smaller than the designed physical cross-section of the supply channel. It was also noticed in the cross-sections of castings, where the flow was in both directions.

• Procentowa zawartość ciał stałych w odlewach ze stopu magnezu (demonstrowanych przez dendryty o dużym rozstawie ramion) wynosiła w przybliżeniu 50%.• The percentage of solids in the magnesium alloy castings (demonstrated by long arm spacing dendrites) was approximately 50%.

• Mikrostruktura odlewów ze stopu magnezu blisko wlewu różniła się od mikrostruktury obserwowanej w odległości 50-300 mm od wlewu.• The microstructure of the magnesium alloy castings close to the gate differed from that observed at 50-300 mm from the gate.

Wyniki tych początkowych przykładów wydają się sugerować, że metal częściowo przechodził w stan stały w kanale doprowadzającym, a następnie metal ten zachowywał się jako półstały wewnątrz wnęki z równoczesnym zachowaniem lepkości. Pierwsza porcja metalu przemieszczająca się wzdłuż kanału doprowadzającego (czoło) wydawała się wchodzić we wnękę w stanie ciekłym, co mogłoby wyjaśnić otrzymywanie różnych mikrostruktur i zasadniczo stałe położenie w odlewie przejścia pomiędzy tymi różnymi stanami przepływu.The results of these initial examples seem to suggest that the metal partially solidified in the feed channel and then the metal behaved as a semi-solid inside the cavity while remaining sticky. The first portion of metal moving along the feed channel (face) appeared to enter the cavity in the liquid state, which could explain the production of different microstructures and the substantially constant position in the casting of the transition between these different flow states.

W późniejszych przykładach pierwszego szeregu zmiany rodzaju kanałów doprowadzających i wlewów w tradycyjnej technice, powodowały marginalnie lepsze odlewy, chociaż oczekiwano dużych zmian. Jednakże obszar i usytuowanie słabego wykończenia powierzchni pozostawały zasadniczo bez zmian. Radykalna zmiana na pojedynczy zwężający się, styczny kanał doprowadzający dała niezwykle dobry wynik, jeśli chodzi o jakość odlewu, ale stosunek wyrobu do nadlewu był niemożliwy do zaakceptowania. Wydawało się jednak, że stopy magnezu zachowują się w znacznym stopniu odmiennie niż stopy cynku i aluminium.In the later examples of the first series, changes to the type of runners and gates in the conventional technique resulted in marginally better castings, although major changes were expected. However, the area and location of the poor surface finish remained substantially unchanged. The radical change to a single tapered tangential feed channel gave an extremely good result in terms of casting quality, but the product to riser ratio was unacceptable. However, it appeared that magnesium alloys behaved significantly differently than zinc and aluminum alloys.

Drugi szereg przykładów przeprowadzono z pewną liczbą różnych form i maszyn odlewniczych, aby spróbować stwierdzić, czy różnica w zachowaniu się była spowodowana przez tiksotropię. Przykłady te objęły różne wielkości odlewów w zakresie 15 g - 15 kg i były przeprowadzane zarówno na maszynach gorącokomorowych, jak i na maszynach zimnokomorowych. W jednym przykładzie z bardzo długim odlewem (około 2 metry), który zawierał szereg skrzynek z otwartymi końcami, odlew ten był prowadzony wzdłuż długiej krawędzi w maszynie zimnokomorowej. Dwa duże kanały doprowadzające prowadziły od głównego wlewu wzdłuż częściowo zwężających się kanałów doprowadzających. Stwierdzono, że jeśli metal był w stanie tiksotropowym we wnęce, wówczas powinno być możliwe, na skutek lepkościowego grzania, napełnianie odlewu od jednego końca. Aby to sprawdzić, pewną część poprzednio zalanego kanału doprowadzającego umieszczono w formie, blokując przez to skutecznie dopływ metalu do tej połowy wnęki. Każdy metal we wnęce przy zablokowanym kanale doprowadzającym musiał wchodzić od strony odblokowanej, co powodowało drogi przepływu ponad 1 m. Droga przepływu we wnęce była bardzo skomplikowana i wykazywała wiele zmian kierunku. Jednakże bez żadnej zmiany ustawień maszyny ten jednostronny układ zasilania pozwolił na wytworzenie odlewu, którego jakość była lepsza przy jego końcach w porównaniu z końcami wytworzonymi w rozwiązaniu z pełnymi kanałami doprowadzającymi. Zauważono znaczną zmianę w zwiększeniu prędkości metalu.The second series of examples were performed with a number of different molds and casting machines to try to determine if the difference in behavior was due to the thixotropy. These examples included various sizes of castings in the range of 15 g - 15 kg and were carried out on both hot chamber machines and cold chamber machines. In one example with a very long casting (about 2 meters) that included a plurality of open ended boxes, the casting was guided along the long edge in a cold chamber machine. Two large supply channels extended from the main filler along partially tapered supply channels. It was found that if the metal was in a thixotropic state in the cavity then it should be possible, due to viscous heating, to fill the casting from one end. To check this, a portion of the previously flooded supply channel was placed in the mold, thereby effectively blocking the flow of metal into this half of the cavity. Any metal in the recess with the blocked feed channel had to enter from the unblocked side, resulting in flow paths in excess of 1 m. The flow path in the recess was very complicated and showed many direction changes. However, without any change to the machine setup, this single-sided feed system produced a casting that was superior in quality at its ends compared to ends produced in a solid feed-through solution. A significant change was noticed in increasing the speed of the metal.

Dodatkowe przykłady trzeciego szeregu przeprowadzono z odlewem 280 x 25 x 1 mm, wytwarzanym w niewielkiej maszynie gorącokomorowej i zasilanym za pomocą długiego, cienkiego kanału doprowadzającego oraz bardzo cienkich wlewów o głębokości 0,15 mm. Przykłady te wykazały, że wlew był silnie blokowany wzdłuż znacznej części swej długości, coAdditional examples of the third series were carried out with a 280 x 25 x 1 mm casting, produced in a small hot chamber machine and fed by a long thin feed channel and very thin 0.15 mm deep gates. These examples showed that the gland was firmly blocked along much of its length, i

190 635 powodowało pogorszenie jakości odlewów. Kanał doprowadzający, który miał długość 220 mm w jednym kierunku, skrócono do skutecznej długości 100 mm przez wspawanie korka o długości 10 mm w ten kanał doprowadzający. Otrzymany odlew był całkowicie wypełniony i metal wypływał z wnęki w odblokowaną część kanału dopływowego poprzez bramkę 0,15 mm. Udowodniło to, że stop miał bardzo małą lepkość przez cały czas napełniania wnęki. Podobne odlewy ze stopów cynku lub aluminium nie miałyby takiej właściwości. Urządzenie wywierało na metal ciśnienie tylko 14 MPa.190 635 resulted in deterioration of the quality of castings. The supply channel, which was 220 mm long in one direction, was shortened to an effective length of 100 mm by welding a 10 mm-long plug into the supply channel. The resulting casting was completely filled and the metal flowed from the recess into the unlocked part of the inlet channel through a 0.15 mm gate. This proved that the alloy had a very low viscosity the entire time it was filling the cavity. Similar castings of zinc or aluminum alloys would not have this property. The device exerted a pressure of only 14 MPa on the metal.

Badanie odlewów magnezowych wytworzonych przy zastosowaniu długich, cienkich wlewów niezmiennie wykazuje, że duże części wlewu w rzeczywistości nie pracują.Examination of magnesium castings made using long, thin gates invariably shows that large portions of the gates are not actually working.

Dalsze przykłady czwartego szeregu przeprowadzono w pewnym zakresie wielkości odlewów, ale wszystkie one wykazały, że jakość polepsza się, kiedy wlewy i kanały doprowadzające są zmniejszone, a prędkość metalu zwiększa się. Badanie przekrojów nadlewów w zakresie od 1 x 1 mm do 50 x 50 mm z pewnej liczby odlewów wytworzonych w maszynach gorącokomorowych i zimnokomorowych wykazało w każdym przypadku centralny obszar kołowy. Właściwość ta nie wydaje się być powodowana przez oryginalny kształt przekroju poprzecznego. Dla tego stanu zakłada się, że tworzy on obszar, w którym metal przepływa podczas napełniania wnęki i zakłada się, że jest to rzeczywisty przekrój dla przepływu. Ponieważ obszar ten jest mniejszy pod względem pola przekroju poprzecznego niż kanał doprowadzający pierwotnie wcięty w formę, przepływ metalu osiąga znacznie większą prędkość. Obliczenia przeprowadzane przy zastosowaniu zmierzonych prędkości przepływu metalu dają w wyniku wartości prędkości w kanale doprowadzającym, które wynoszą około 150 m/s, przy czym prędkości we wlewie są w przybliżeniu równe 2/3 prędkości w kanale doprowadzającym. Podobne obszary można znaleźć w odlewach, gdzie istnieje przepływ jednokierunkowy.Further examples of the fourth series have been carried out over a range of casting sizes, but all have shown that the quality improves as the gates and feed channels are reduced and the speed of the metal is increased. Examination of the cross-sections of risers in the range from 1 x 1 mm to 50 x 50 mm of a number of castings produced in hot and cold chamber machines showed in each case a central circular area. This property does not appear to be caused by the original shape of the cross-section. For this state, it is assumed to form an area in which metal flows when filling the cavity and is assumed to be the actual flow cross section. Since this area is smaller in cross-sectional area than the feed channel originally cut into the mold, the metal flow becomes much faster. Calculations using the measured metal flow velocities result in velocity values in the supply channel that are approximately 150 m / s, with the infusion velocities being approximately 2/3 of the velocity in the supply channel. Similar areas can be found in castings where there is unidirectional flow.

Piąty szereg przykładów dotyczył wytwarzania długiego, grubego odlewu poprzez stopniowo coraz mniejsze przekroje wlewu. Wlewową długość zmniejszono z 120 mm do 8 mm, a odlewy miały nadal jakość możliwą do przyjęcia. Mikrobadanie odlewów wykazało, że napełnianie były półstałym czołem, a zawartość procentowa ciał stałych podczas napełniania pozostawała stała w całej części. Porowatość była minimalna.The fifth series of examples concerned the production of a long, thick casting through progressively smaller gating sections. The infusion length was reduced from 120 mm to 8 mm and the castings were still of acceptable quality. A microbial inspection of the castings showed that the filling was a semi-solid face and the percentage of solids during filling remained constant throughout the part. The porosity was minimal.

W układzie 10 z fig. 1 i 2 pokazano formę 12, która tworzy pewną liczbę usytuowanych promieniowo wnęk 14 (pokazano tylko jedną), w każdej z których może być odlewana odpowiednia klamka drzwiowa o kształcie pokazanym na fig. 3. Forma 12 ma nieruchomą część 16 i ruchomą część 17 i jest pokazana w stanie zamkniętym, ale jej części 16, 17 można rozdzielić na linii rozdzielenia P. Korek 20 zawarty w części 17 formy ma zamontowany w nim suwliwie wyrzutnikowy kołek 18. Ten kołek 18 i co najmniej jeden dalszy kołek (nie pokazano) są wysuwane w celu wyrzucenia odlewu przy końcu każdego cyklu pracy.In the arrangement 10 of Figures 1 and 2, a mold 12 is shown which forms a plurality of radially extending recesses 14 (only one is shown) in each of which a corresponding door handle having the shape shown in Fig. 3 may be molded. The mold 12 has a fixed portion. 16 and the movable part 17 and is shown closed, but the parts 16, 17 can be separated at the separation line P. The plug 20 included in the mold part 17 has an ejection pin 18 slidably mounted therein. This pin 18 and at least one further pin (not shown) is advanced to eject the casting at the end of each duty cycle.

Naprzeciw korka 20 część 16 zawiera tuleję 22, której otwór 22a jest usytuowany w jednej linii z tuleją 24. Podczas gdy tuleja 22, podobnie jak korek 20, jest wykonana z odpowiedniej stali, takiej jaka jest używana na części 16, 17 formy 12, tuleja 24 korzystnie jest wykonana z materiału o stosunkowo niewielkiej przewodności cieplnej, takiego jak częściowo stabilizowany tlenek cyrkonowy lub inny odpowiedni materiał ceramiczny.Opposite the plug 20, part 16 includes a sleeve 22, the bore 22a of which is aligned with the sleeve 24. While the sleeve 22, like the plug 20, is made of suitable steel, such as is used on the parts 16, 17 of the mold 12, the sleeve 24 is preferably made of a material with relatively low thermal conductivity, such as partially stabilized zirconia or other suitable ceramic.

Sąsiednie końce korka 20 i tulei 22 mają komplementarny kształt ściętego stożka. Ich końce są takie, że przy zamkniętej formie 12 korek 20 i tuleja 22 uzyskują szczelność pomiędzy stykającymi się przeciwległymi powierzchniami końcowymi. Powierzchnia końcowa korka 20 tworzy odpowiedni rowek 21 dla każdej wnęki 14 formy, przy czym ten rowek 21 współpracuje z końcem tulei 22, by utworzyć kanał doprowadzający 26 dla tej wnęki 14. Ten kanał doprowadzający 26 jest połączony z wnęką 14 poprzez wlew 28.The adjacent ends of the plug 20 and sleeve 22 have a complementary frusto-conical shape. Their ends are such that, with the closed mold 12, the plug 20 and the sleeve 22 are sealed between the abutting opposite end surfaces. The end surface of the plug 20 forms a corresponding groove 21 for each mold cavity 14, the groove 21 cooperating with the end of the sleeve 22 to form a feed channel 26 for the cavity 14. The feed channel 26 is connected to the cavity 14 by a gate 28.

Współśrodkowo z otworem 22a tulei 22 tuleja 24 tworzy otwór 24a o znacznie mniejszym przekroju poprzecznym. Ponadto zewnętrzny koniec tulei 22 tworzy rozchylone na zewnątrz powiększenie otworu 22a, aby umożliwić jego sprzężenie z dyszą 30. Dysza 30 tworzy przedłużenie układu złożonego z przewodu w kształcie litery S i tłoka (nie pokazano) gorącokomorowego układu odlewania ciśnieniowego, dzięki któremu roztopiony magnez można wprowadzać poprzez otwór 24a do wnęki 14 przez kanał doprowadzający 26 i wlew 28.Concentrically with the opening 22a of the sleeve 22, the sleeve 24 forms an opening 24a with a much smaller cross-section. In addition, the outer end of sleeve 22 forms an outwardly projected enlargement of orifice 22a to allow it to engage nozzle 30. The nozzle 30 forms an extension of the S-conduit and plunger (not shown) of a hot chamber die casting system through which molten magnesium can be introduced. through opening 24a into recess 14 through feed channel 26 and gate 28.

Po zakończeniu cyklu odlewania w układzie z fig. 1 i 2, wprowadzony magnez jest zakrzepły aż do wewnętrznego końca otworu 24a tulei 24. Po likwidacji ciśnienia odlewania roztopiony metal jest usuwany poprzez dyszę 30 z otworu 24a.Upon completion of the casting cycle in the systems of Figures 1 and 2, the introduced magnesium is solidified all the way to the inner end of bore 24a in sleeve 24. After casting pressure is released, molten metal is expelled through a nozzle 30 from opening 24a.

190 635190 635

W układzie z fig. 1 i 2 długość każdego kanału doprowadzającego 26 może być minimalna. Ponadto każdy kanał doprowadzający może mieć przewidziany przekrój poprzeczny tak mały, jak rzeczywisty przekrój poprzeczny dla przepływu metalu przez każdy kanał doprowadzający 26. Wewnętrzna część końcowa każdego kanału doprowadzającego 26 jest utworzona przez części 16, 17 formy 12. Na długości tej części kanał doprowadzający 26 ma stopniowo coraz mniejszą głębokość, ale coraz większą szerokość tak, że wlew 28 ma wąski, podłużny kształt o przekroju poprzecznym większym niż przekrój poprzeczny części długości kanału doprowadzającego pomiędzy korkiem 20 a tuleją 22.In the arrangement of Figures 1 and 2, the length of each supply channel 26 may be minimal. Moreover, each supply channel may have a cross section as small as the actual cross section for the flow of metal through each supply channel 26. The inner end portion of each supply channel 26 is formed by mold parts 16, 17 12. Along this part, the supply channel 26 has progressively decreasing in depth but increasing in width so that the inlet 28 has a narrow, oblong shape with a cross-section greater than that of a portion of the length of the supply channel between the plug 20 and the sleeve 22.

W układzie z fig. 1 i 2 odprowadzanie energii cieplnej w celu spowodowania krzepnięcia metalu w kanale doprowadzającym/wlewie głównym odbywa się przez przewodzenie do części 16, 17 formy 12 przez korek 20 i tuleję 22. Stosunkowo niewielka długość i mały przekrój poprzeczny kanałów doprowadzających 26 są takie, że może nie być potrzebna cyrkulacja chłodziwa do osiągnięcia zakrzepnięcia. Jednakże pomimo stosunkowo niewielkiej długości kanału doprowadzającego 26, a zatem bliskości tulei 24 względem wnęki 14, krzepnięcie metalu w otworze 24a można powstrzymać przez izolujące działanie materiału ceramicznego, z którego wykonana jest tuleja 24. Cały układ z fig. 1 i 2 jest taki, że przy odlewaniu klamek ze stopu magnezu, mających ciężar około 30 g, długość i przekrój poprzeczny każdego kanału doprowadzającego 26 są takie, że ilość metalu w kanale doprowadzającym/wlewie głównym (dla dwóch równocześnie odlewanych klamek) można zmniejszyć do około 3 g.In the arrangement of Figures 1 and 2, the removal of thermal energy to solidify the metal in the supply channel / main gland is accomplished by conduction to the mold parts 16, 17 through the plug 20 and sleeve 22. The relatively short length and cross-section of the supply channels 26 are such that it may not be necessary to circulate the coolant to achieve solidification. However, despite the relatively short length of the supply channel 26 and thus the proximity of the sleeve 24 to the cavity 14, the solidification of the metal in the bore 24a can be prevented by the insulating effect of the ceramic material of which the sleeve 24 is made. The overall arrangement of Figures 1 and 2 is such that when casting magnesium alloy handles having a weight of about 30 g, the length and cross-section of each feed channel 26 are such that the amount of metal in the feed channel / head gate (for two simultaneously cast handles) can be reduced to around 3 g.

Pos. 1 przedstawia rozwiązanie zbliżone do rozwiązania z fig. 1, ale należące do stanu techniki. Na pos. 1 części odpowiadające częściom z fig. 1 i 2 mają takie same oznaczenia liczbowe plus 100.Pos. 1 shows a solution similar to that of fig. 1, but belonging to the prior art. In fig. 1, parts corresponding to those of Figures 1 and 2 are referenced as same numerals plus 100.

W rozwiązaniu przedstawionym na pos. 1 korek 120 ma posiadający kształt ściętego stożka kołek 120a kanału doprowadzającego, który przy zamkniętych częściach 116, 117 formy wchodzi w stożkowy otwór 122a tulei 122. Korek 120 ma wykonane w nim rowki, które wraz z tuleją 122 tworzą kanały doprowadzające 126. Korek 120 ma również kanał 40 utworzony w nim w celu zapewnienia cyrkulacji chłodziwa, np. wody, natomiast tuleja ma obwodowy rowek 42 wykonany wokół niej, przy czym ten rowek 42 jest przykryty przez tuleję 44, aby utworzyć dalszy kanał 46 cyrkulacji chłodziwa.In the solution presented in Fig. 1, the plug 120 has a frusto-conical pin 120a of a feed channel which, with the mold parts 116, 117 closed, engages in the tapered opening 122a of the sleeve 122. The plug 120 has grooves therein which together with the sleeve 122 form feed channels 126. The plug 120 has also a passage 40 formed therein to circulate a coolant, e.g. water, and the sleeve has a circumferential groove 42 thereabout, the groove 42 being covered by the sleeve 44 to form a further coolant circulation passage 46.

Dysza (nie pokazano) podobna do dyszy 30 z fig. 1 służy do umożliwienia wprowadzania roztopionego stopu magnezu poprzez otwór 122a wzdłuż kanałów doprowadzających 126 i we wnękę 114 formy poprzez wlew 128. Po zakończeniu napełniania chłodziwo przepływa poprzez kanały 40, 46, aby spowodować zakrzepnięcie metalu w kanale doprowadzającym do minimalnego przekroju otworu pomiędzy stożkową częścią przyjmującą kołek 120a a rozchylonym zewnętrznym końcem przeznaczonym do przyjęcia dyszy układu odlewania ciśnieniowego.A nozzle (not shown) similar to the nozzle 30 of Fig. 1 is used to allow molten magnesium alloy to be introduced through the opening 122a along the supply channels 126 and into the mold cavity 114 through the filler port 128. After filling is complete, coolant flows through the channels 40,46 to solidify it. metal in the supply channel to the minimum cross section of the opening between the conical pin receiving portion 120a and the flared outer end intended to receive the die of the die casting system.

W konstrukcji z pos. 1 kanały doprowadzające 126 są nie tylko dłuższe, ale również mają większy przekrój poprzeczny. Ma to na celu uniknięcie ryzyka przedwczesnego zakrzepnięcia stopu magnezu o małej pojemności cieplnej. W przypadku takiej konstrukcji służącej do odlewania klamek drzwiowych, o kształcie i ciężarze takich samych jak w przypadku klamek z fig. 1 i 2, ciężar metalu w nadlewie wynosi około 30 g. Oznacza to, że w konstrukcji z pos. 1 trzeba odzyskać 10-krotnie więcej metalu niż w przypadku konstrukcji z fig. 1 i 2.In the construction of pos. 1, the feed channels 126 are not only longer but also have a larger cross-section. This is to avoid the risk of premature solidification of the magnesium alloy with low heat capacity. For such a door handle casting structure with the same shape and weight as those of Figures 1 and 2, the weight of the metal in the riser is about 30 g. That is, in the structure of Fig. 1, it is necessary to recover 10 times more metal than in the construction of Figures 1 and 2.

Figura 3 przedstawia schematycznie odlew 60 klamki drzwiowej ze stopu magnezu wyjęty ze swej wnęki formy, a jeszcze połączony z metalem 62 nadlewu. Metal 62 nadlewu jest wspólny dla dwóch odlewów 60, ale pokazano tylko jeden z nich, zaś nie pokazano całego metalu nadlewu dla drugiego odlewu.Figure 3 schematically shows the magnesium alloy door handle casting 60 withdrawn from its mold cavity and still connected to the metal 62 of the riser. The lug metal 62 is common to the two castings 60, but only one of them is shown and not all of the lug metal for the other cast is shown.

Kanał doprowadzający w stanie pierwotnie utworzonym ma zaprojektowany przekrój poprzeczny 50 mm2, a jego profil zewnętrzny odpowiada kształtowi pokazanemu na fig. 8C i opisanemu poniżej. Jak wynika z fig. 8C, zaprojektowany przekrój poprzeczny kanału doprowadzającego ma kształt regularnego trapezu na całej długości kanału.The feed channel in its originally formed state has a designed cross-section of 50 mm 2 , and its outer profile corresponds to the shape shown in Fig. 8C and described below. As can be seen from Fig. 8C, the designed cross-section of the supply channel has the shape of a regular trapezoid along the entire length of the channel.

Szósty przykład miał na celu przedstawienie wpływu przepływu płynu lepkiego na dystansie pokonywanym przez stop magnezu podczas odlewania. W tym celu wykonano układ S przepływu metalu pokazany na fig. 4, złożony z kanału C, tworzącego drogę przepływu metalu, zakończoną wnęką B na znormalizowany pręt do badań na rozciąganie. Kanał C miał nominalny przekrój poprzeczny 4x4 mm i długość 1230 mm.The sixth example was intended to show the effect of the flow of a viscous fluid on the distance traveled by the magnesium alloy during casting. For this purpose, the metal flow system S shown in Fig. 4 was made, consisting of a channel C forming a metal flow path ending in a recess B for a standard tensile test bar. Channel C had a nominal cross-section of 4x4 mm and a length of 1,230 mm.

190 635190 635

Próby odlewania przeprowadzano z układem S z fig. 4 na zimnokomorowej maszynie do odlewania ciśnieniowego 250 ton. Próby te przeprowadzano w normalnych warunkach pracy maszyny, przy czym temperatura formy wynosiła tylko około 120°C. Jak wynika z fig. 4, droga kanału C jest kręta i zapewnia duży opór przepływu. Pomimo tego uzyskano przepływ wzdłuż całej długości 1230 mm kanału C, umożliwiający rozpoczęcie napełniania wnęki B na pręt. Długość przepływu 1230 mm nie jest traktowana jako graniczna. Pozostaje ona jednak w kontraście z obserwowaną maksymalną długością przepływu około 700 mm przewidywaną według konwencjonalnej praktyki z zastosowaniem przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego znacznie większym niż 4x4 mm.The casting trials were carried out with the S configuration of Fig. 4 on a 250 ton cold chamber die casting machine. These tests were carried out under normal machine operating conditions, the mold temperature being only about 120 ° C. As can be seen from Fig. 4, the path of channel C is winding and provides a high flow resistance. Nevertheless, a flow was achieved along the entire length of 1230 mm of channel C, allowing the filling of the rod cavity B to begin. The 1230 mm flow length is not considered a limit. However, this is in contrast to the observed maximum flow length of about 700 mm predicted according to conventional practice using a feed channel cross-section much larger than 4x4 mm.

Siódmy szereg przykładów przeprowadzono z odlewami 60 klamki drzwiowej z fig. 3, by określić minimalną wielkość kanałów doprowadzających i wlewów, które umożliwiają wytwarzanie szczelnie zamykanych odlewów. Skład zestawu zastosowanego w przykładzie był następujący:The seventh series of examples were carried out with the door handle castings 60 of Fig. 3 to determine the minimum size of the supply channels and gates that allow the production of sealed castings. The composition of the kit used in the example was as follows:

• Gorącokomorowa maszyna Frech 80 ton z piecem wytopowym dołączonym do pieca zbiornikowego poprzez rurę syfonową. Oznaczało to stałą temperaturę metalu.• Frech 80 tons hot chamber machine with smelting furnace connected to the tank furnace via a siphon pipe. This meant a constant temperature of the metal.

• Układ monitorowania wprowadzania stopu DieMac, który określał skok tłoka, prędkość i ciśnienie.• DieMac alloy injection monitoring system that determined piston stroke, velocity and pressure.

• Dwie termopary w nieruchomej połówce formy, obie 7 mm od po wierzchni wnęki oraz 10 mm i 80 mm od wlewu prowadzącego do wnęki odlewniczej.• Two thermocouples in a fixed mold half, both 7 mm from the face of the cavity and 10 mm and 80 mm from the gate leading to the casting cavity.

• Rejestrator arkuszowy do wyświetlania temperatur w funkcji czasu.• Sheet recorder for displaying temperatures as a function of time.

• Termopary stykowe do mierzenia temperatury na powierzchni • Cyfrowe czujniki temperatury działające na zasadzie podczerwieni.• Contact thermocouples for measuring surface temperature. • Digital infrared temperature sensors.

• W pełni wyposażony warsztat do dokonywania zmian w formie i przygotowywania wkładek.• A fully equipped workshop for making mold changes and preparing inserts.

Następujące przykłady siódmej serii przeprowadzono przy prędkości we wlewie wynoszącej około 100 m/s:The following examples of the seventh series were conducted at an infusion velocity of approximately 100 m / s:

i) Doprowadzanie przy końcu odlewu 60 za pomocą wlewu 2 x 1 mm dało w wyniku odlewy, które miały rozsądną jakość, ale nie nadawały się do sprzedaży. Nadlew miał w przybliżeniu taki sam ciężar jak odlew (wydajność 50%).i) Feeding at the end of casting 60 with a 2 x 1mm filler resulted in castings that were of reasonable quality but not salable. The riser was approximately the same weight as the casting (50% efficiency).

ii) Doprowadzanie przy końcu odlewu za pomocą wlewu 7x2 mm dało odlewy, które miały wysoką jakość i nadawały się do sprzedaży. W jednym obszarze obserwowano lutowanie, ale przezwyciężono to przez dodanie natrysku chłodzącego w tym obszarze, co spowodowało zmniejszenie temperatury formy. Sekcjonowanie kanału doprowadzającego spowodowało cylindryczny rozkład przepływu (opisany w odniesieniu do fig. 8C), który reprezentował rzeczywistą prędkość w kanale doprowadzającym rzędu 150 m/s. Jeśli następnie rzeczywistą średnicę kanału doprowadzającego zmniejszono do około 3 mm (taka jest obserwowana średnica sekcji cylindrycznej), wprowadzenie fizycznego otworu o średnicy 3 mm nie powinno mieć żadnego wpływu na jakość odlewu. Część kanału doprowadzającego została zajęta na utworzenie segmentu 64, w którym wywiercono otwór 64a o średnicy 3 mm, aby utworzyć kanał przepływowy o średnicy 3 mm. Segment 64 wprowadzono w kanał doprowadzający w sąsiedztwie wlewu tak, że jego otwór 64a utworzył część długości kanału doprowadzającego, wzdłuż której miał on zmniejszony przekrój poprzeczny, w którym rzeczywiste pole przekroju poprzecznego dla przepływu metalu było nie większe niż 7,1 mm2. W przykładzie tym wykonano również pewną liczbę krótkich wtrysków ze zmniejszeniem ilości metalu wprowadzanego we wnękę. Te krótkie wtryski z niewystarczającą ilością metalu utworzyły naskórek, który może być spowodowany uderzeniem metalu. Że względu na dużą prędkość we wlewie, wynoszącą 100 m/s mogło być to spowodowane albo przepływem cieczy, albo przepływem materiału w stanie półstałym.ii) Feeding at the end of the casting with a 7x2mm filler resulted in high quality and salable castings. Brazing was observed in one area, but was overcome by adding a cooling spray in this area, which caused the mold temperature to decrease. Sectioning of the supply channel resulted in a cylindrical flow distribution (described with reference to Fig. 8C) which represented the actual velocity in the supply channel of 150 m / s. If then the actual diameter of the feed channel is reduced to about 3mm (this is the observed diameter of the cylindrical section), the introduction of a physical hole of 3mm should have no effect on the quality of the casting. A portion of the feed channel has been taken to form a segment 64 into which a 3mm diameter hole 64a is drilled to form a 3mm diameter flow channel. Segment 64 introduced in the supply channel adjacent the filler cap so that its hole 64a formed a part of the length of the runner along which it had a reduced cross-section, where the actual cross-sectional area for the flow of metal was not more than 7.1 mm 2. In this example also a number of short shots were made with a reduction in the amount of metal introduced into the cavity. These short injections with not enough metal have formed a skin that can be caused by metal impact. Due to the high infusion speed of 100 m / s, this could be due to either a liquid flow or a semi-solid material flow.

iii) Zastosowano normalny kanał doprowadzający, ale w kanał zasilający wlew 7x2 mm wprowadzono segment 64 posiadający otwór 64a średnicy 3 mm. Odlew miał stosunkowo wysoką jakość z niewielką porowatością, jak stwierdzono na podstawie przekroju. Niektóre z oznak powierzchniowych w obszarze najdalszym od wlewu sugerowały, że przepływ mógł zostać zakłócony w stosunkowo niewielkim stopniu. Przeprowadzono to dla sześciu wtrysków z normalną produkcją pomiędzy nimi, by utrzymać temperaturę formy. Ostry wlot i wylot otworu o średnicy 3 mm mógł przyczynić się do wad. Ciśnie niepotrzebne do przepychaniaiii) Normal feed conduit was used but a segment 64 having a 3mm diameter opening 64a was inserted into the 7x2mm infusion feed conduit. The casting was of relatively high quality with little porosity as found from the cross section. Some of the surface markings in the area furthest from the infusion suggested that the flow might have been relatively slightly disrupted. This was done for six shots with normal production in between to maintain the mold temperature. The sharp inlet and outlet of the 3mm bore could have contributed to the drawbacks. No pressure needed to push

190 635 metalu przez kanał doprowadzający i wlew było w przybliżeniu 20% większe niż w normalnej produkcji.190,635 metal through the feed channel and infusion was approximately 20% larger than in normal production.

iv) W dalszym przykładzie we wlew 7x2 mm wprowadzono dłuższy odcinek kanału doprowadzającego o długości A i z kanałem 3x3 mm wyciętym w jednej stronie. Ten odcinek kanału doprowadzającego miał przekrój poprzeczny 66a wycięty; kanał oznaczono przez 66a. Sekcja wlotowa i sekcja wylotowa odcinka kanału doprowadzającego były odciążone, aby zapewnić mały opór przepływu. Jakość odlewu była bardzo dobra i zapewniała szczelne zamknięcia odlewu. Ciśnienie potrzebne do przepchnięcia metalu przez kanał doprowadzający i do wnęki było w przybliżeniu 30% większe niż normalnie. Jeden nadlew odlewu wytworzonego przy użyciu wkładki w kanale doprowadzającym przecięto i okazało się, że metal przepłynął przez przekrój z minimalnym zakrzepnięciem wzdłuż ścianek kanału. Obliczono, że prędkość poprzez kanał doprowadzający wynosiła 150 m/s, a we wlewie 100 m/s.iv) In a further example, a 7x2mm infusion was inserted with a longer length of A-length supply channel with a 3x3mm channel cut in one side. This section of the supply channel has a cross section 66a cut out; the channel is marked with 66a. The inlet section and the outlet section of the supply channel section were balanced to ensure low flow resistance. The quality of the casting was very good and ensured tight closures of the casting. The pressure needed to push the metal through the feed channel and into the cavity was approximately 30% greater than normal. One sprue of the cast fabricated with the insert in the feed channel was cut and the metal appeared to flow through the section with minimal solidification along the channel walls. It was calculated that the speed through the supply channel was 150 m / s and 100 m / s in the infusion.

v) W innym przykładzie pełny kanał doprowadzający o długości B oraz o przekroju 3x3 mm użyto do zasilania wlewu 7x2 mm, przy czym całkowita długość przepływu wynosiła 120 mm na przekroju 3x3 mm. Dzięki zmniejszonej ilości metalu w obszarze kanału doprowadzającego zlikwidowano chłodzenie tego kanału wodą. Odlew miał wyjątkowo dobrą jakość. Jakość tego odlewu uważano za wyższą od wszystkich innych poprzednio otrzymanych. W tym przypadku nie było wad powierzchniowych zauważonych w przykładzie iii) z tego szeregu. Ciśnienie potrzebne do napełnienia wnęki było o 30% większe niż normalnie. Wydajność wynosiła 94%.v) In another example, a full length B and 3x3mm delivery channel was used to feed a 7x2mm infusion with a total flow length of 120mm over a 3x3mm section. Due to the reduced amount of metal in the area of the supply channel, water cooling of this channel has been eliminated. The casting was of exceptionally good quality. The quality of this casting was considered to be superior to all the others previously obtained. In this case, there were no surface defects noted in example iii) of this series. The pressure needed to fill the cavity was 30% higher than normal. The yield was 94%.

Wydaje się, że roztopiony metal wchodzący w kanał doprowadzający szybko krzepnie na powierzchniach tego kanału, tworząc własny kanał. Jeżeli metal w tym środkowym obszarze jest w stanie półstałym, wówczas szybkie zwiększenie prędkości nastąpi, gdy procentowa zawartość ciała stałego będzie większa niż około 50%. Jeżeli będzie utrzymywana duża prędkość, wówczas wystąpi grzanie na skutek lepkości, co przeciwdziała dalszemu odprowadzaniu ciepła do ścianek formy. Metal może zatem płynąć na dużych odległościach. W każdym z kanałów doprowadzających stosowanych w tej pracy, bez żadnych zmian ustawienia maszyny, równoważny kanał doprowadzający dawał prędkość metalu rzędu 150 m/s. Przy wprowadzeniu odcinka kanału doprowadzającego w formę prędkość w kanale doprowadzającym ustawiona była od początku na 150 m/s. Odlew powinien mieć jakość co najmniej równoważną jakości odlewu wytworzonego w normalnych warunkach. Obserwowana lepsza jakość może być spowodowana szybkim osiąganiem stanu równowagi prędkości 150 m/s w kanale doprowadzającym i prędkości 100 m/s we wlewie. Takie zmniejszenie prędkości przed osiągnięciem wnęki może być wykorzystane tak, że prędkość maleje od kanału doprowadzającego poprzez wlew aż do wnęki.The molten metal entering the supply channel appears to solidify rapidly on the surfaces of the supply channel to form its own channel. If the metal in this central region is semi-solid, then a rapid increase in speed will occur when the percentage of solids is greater than about 50%. If the high speed is maintained then heating due to the viscosity will occur, preventing further heat being dissipated to the mold walls. The metal can therefore flow over long distances. In each of the feed channels used in this work, without any alteration of the machine orientation, the equivalent feed channel gave a metal velocity of 150 m / s. When the feed channel section was inserted into the mold, the speed in the feed channel was initially set at 150 m / s. The quality of the casting should be at least equivalent to that of the casting produced under normal conditions. The improved quality observed may be due to the rapid equilibrium speed of 150 m / s in the supply channel and the speed of 100 m / s in the infusion. Such a reduction in speed prior to reaching the cavity may be utilized such that the speed is decreased from the supply channel through the gate to the cavity.

Najlepszą konstrukcją kanału doprowadzającego była poprzednio taka konstrukcja, która miała prędkość ciągle wzrastającą wzdłuż drogi przepływu tak, że nie mogło zdarzyć się żadne zamknięcie powietrza przy fragmentującym czole metalu. Prędkość w kanale doprowadzającym była nie większa niż 50% prędkości we wlewie w większej części tego kanału. Przedstawione tu szczegółowe wyniki wykazują, że można zastosować dużą prędkość w kanale doprowadzającym z odpowiednim polepszeniem jakości odlewu.The best delivery channel design previously was one that had a speed continuously increasing along the flow path so that no air entrapment could occur at the fragmenting metal face. The velocity in the supply channel was no greater than 50% of the rate of the infusion for the greater part of the channel. The detailed results presented here show that high speed can be applied in the feed channel with a corresponding improvement in the quality of the casting.

Rozwiązanie z fig. 5 i 6 jest zrozumiałe po rozpatrzeniu fig. 1 i 2, a części odpowiadające częściom z fig. 1 i 2 mają takie same oznaczenia liczbowe plus 200 w przypadku fig. 5 i plus 300 w przypadku fig. 6.The solution of Figs. 5 and 6 will be understood in view of Figs. 1 and 2, and parts corresponding to those of Figs. 1 and 2 have the same reference numerals, plus 200 for Figs. 5 and plus 300 for Figs. 6.

Konstrukcja z fig. 5 różni się od konstrukcji z fig. 1 i 2 tym, że otwór 224a ceramicznej tulei 224 ma inną średnicę, aby ułatwić czyste oddzielenie wyciąganego roztopionego metalu od zakrzepłego metalu w kanale doprowadzającym. Na większej części swej długości od swego zewnętrznego końca otwór 224a ma dużą średnicę, w której można utrzymywać w stanie ciekłym odpowiednio większą ilość roztopionego metalu. Następnie otwór 224a jest zmniejszany do minimalnej średnicy na niewielkiej długości, a dalej do swego wewnętrznego końca zwiększa się do średnicy pośredniej. Tam, gdzie odprowadzanie energii cieplnej dla spowodowania krzepnięcia metalu w kanale doprowadzającym jest takie, by powodować pewne krzepnięcie w otworze 224a, konstrukcja z fig. 5 skutecznie ogranicza stopień tego zjawiska. To znaczy, krzepnięcie nie może postępować poza krótką sekcję o minimalnej średnicy, przy190 635 najmniej w krótkim czasie dostępnym w cyklu odlewania, dzięki energii cieplnej zawartej w masie metalu w dużej zewnętrznej części końcowej otworu 224a.The construction of Fig. 5 differs from that of Figs. 1 and 2 in that the opening 224a of the ceramic sleeve 224 is of a different diameter to facilitate clean separation of drawn molten metal from solidified metal in the supply channel. For the greater part of its length than its outer end, the opening 224a has a large diameter in which a correspondingly larger amount of molten metal can be held in the liquid state. Thereafter, the opening 224a is reduced to its minimum diameter over a short length and further increased to its inner end to an intermediate diameter. Where the removal of thermal energy to cause the metal to solidify in the feed channel is such as to cause some solidification at the opening 224a, the structure of FIG. 5 is effective in limiting the degree of this effect. That is, solidification must not progress beyond the short section of minimum diameter, with the least amount of time available in the casting cycle, due to the heat energy contained in the mass of metal in the large outer end portion of opening 224a.

Rozwiązanie z fig. 6 ma zalety podobne jak rozwiązanie z fig. 5, przy czym oddzielenie metalu zakrzepłego i jeszcze roztopionego metalu następuje przy minimalnej średnicy otworu 324a ceramicznej tulei 324. Konstrukcja ta jest jednak korzystna ze względu na ogólnie prostszą postać. Jak pokazano korek 320, tuleja 322 i tuleja 324 mają równoległe powierzchnie końcowe, które przy zamkniętej formie 312 są oparte o siebie na linii podziału formy odlewniczej. W porównaniu z rozwiązaniem przedstawionym na pos. 1 można uzyskać znaczną oszczędność ponownie roztapianego metalu, nawet do około 95%.The embodiment of Fig. 6 has advantages similar to that of Fig. 5, with the separation of the solidified metal and the still molten metal taking place with a minimum bore diameter 324a of the ceramic sleeve 324. The design is however advantageous due to the generally simpler form. As shown, the sleeve 322 and sleeve 324 have parallel end surfaces which, when the mold 312 is closed, rest against each other on the mold parting line. Compared to the solution presented in Fig. 1, significant savings of metal remelting can be achieved, up to about 95%.

Na pos. II i fig. 7 przedstawiono schematycznie model napełnienia wnęki formy stopem cynku lub aluminium, w przypadku pos. II i stopem magnezu z zastosowaniem rozwiązania według wynalazku, w przypadku fig. 7. Układy te pokazują odpowiednie formy 70a i 70b z częściami 72a, 74a i 72b. 74b, które tworzą wnękę 76a i 76b formy i są rozdzielane na płaszczyźnie podziału P. Roztopiony stop może być wprowadzany w odpowiednią wnękę 76a, 76b w każdym przypadku poprzez układ przepływu metalu, który zawiera kanał doprowadzający 78a, 78b oraz wlew doprowadzający 80a, 80b.In fig. II and 7 show schematically the model of filling the mold cavity with zinc or aluminum alloy, in the case of Fig. II and magnesium alloy using the embodiment of the present invention in the case of Fig. 7. These arrays show the respective forms 70a and 70b with the portions 72a, 74a and 72b. 74b that form the mold cavity 76a and 76b and are separated at the parting plane P. The molten alloy may be introduced into the respective cavity 76a, 76b in each case via a metal flow system that includes a feed channel 78a, 78b and a feed gate 80a, 80b.

Na pos. II kanał doprowadzający 78a ma duże pole przekroju poprzecznego w porównaniu z objętością wnęki 76a, a roztopiony stop jest wprowadzany z kanału doprowadzającego 78a poprzez wlew 80a o mniejszym przekroju poprzecznym. Przepływ stopu, przedstawiony przez obszar zakropkowany jest zgodny z tradycyjnym układem napełniania, stosowanym przy odlewaniu stopów cynku i aluminium. Strumień 82 stopu jest wprowadzany poprzez wnękę 76a w obszar wnęki oddalony od wlewu 80a, przy czym obwodowy przepływ 84 stopu wypełnia następnie wstecznie wnękę. Pomimo takiego skomplikowanego obwodowego napełniania i zwrotnego napełniania można uzyskiwać odlewy o dobrej jakości ze stopów cynku i aluminium. Jednakże, jak zaznaczono powyżej, takie skomplikowane napełnianie daje odlewy ze stopów magnezu o jakości gorszej niż optymalna.In fig. II, supply channel 78a has a large cross-sectional area compared to the volume of recess 76a, and molten alloy is introduced from supply channel 78a through gate 80a with a smaller cross-section. The melt flow, represented by the dotted area, conforms to the conventional filling system used in the casting of zinc and aluminum alloys. Stream 82 of alloy is introduced through recess 76a into an area of the recess remote from gate 80a with peripheral melt flow 84 then backfilling the recess. Despite such complex circumferential filling and refilling, good quality castings can be obtained from zinc and aluminum alloys. However, as noted above, this complicated filling produces less than optimal quality magnesium alloy castings.

Na figurze 7 kanał doprowadzający 78b ma mały przekrój poprzeczny w porównaniu z objętością wnęki 76b. Roztopiony stop magnezu jest wprowadzany z kanału doprowadzającego 78b poprzez wlew 80b o większym przekroju poprzecznym. Przekrój poprzeczny wlewu 80b oprócz tego, że jest większy niż przekrój poprzeczny kanału doprowadzającego 78b może być również większy niż przekrój poprzeczny wlewu 80a z pos. II dla danej objętości wnęki formy. Przepływający stop magnezu, znów oznaczony obszarem zakropkowanym jest w stanie półstałym. W tym stanie przepływający stop tworzy bryłę 86 stopu, która zwiększa swą objętość z dala od wlewu 80b, aby wytworzyć czoło 88 w stanie półstałym, poruszające się w kierunku od wlewu 80b do odległych obszarów wnęki 76b.In Figure 7, supply channel 78b has a small cross-section compared to the volume of the recess 76b. The molten magnesium alloy is introduced from supply channel 78b through gate 80b with a larger cross-section. The cross section of the gate 80b, in addition to being larger than that of the feed channel 78b, may also be larger than the cross section of the gate 80a in FIGS. II for a given volume of the mold cavity. The flowing magnesium alloy, again marked with the dotted area, is in a semi-solid state. In this state, the flowing melt forms a body 86 of alloy that expands away from gate 80b to produce a semi-solid face 88 that moves from gate 80b to the distal regions of recess 76b.

W opisanych tu szczegółowo przykładach zastosowano pewien zakres kształtów i wymiarów odlewów. Jak podano, doświadczenia te przeprowadzono z maszynami gorącokomorowymi, jak również z maszynami zimnokomorowymi. W obu przypadkach okazało się, że napełnianie wnęki formy przebiega zasadniczo jak opisano w odniesieniu do fig. 7. Jednakże wydaje się, że niewielka początkowa ilość stopu magnezu przynajmniej w niektórych odlewach weszła we wnękę w stanie bardziej ciekłym niż półstałym. Ta początkowa ilość, tam gdzie wskazano, była oczywista z sekcji naskórkowej, sąsiadującej z wlewem, o nieco innej mikrostrukturze (ale poza tym o dobrej jakości) niż reszta odlewu.A range of cast shapes and dimensions have been used in the examples detailed herein. As reported, these experiments were performed with hot chamber machines as well as with cold chamber machines. In both cases it has been found that filling the mold cavity proceeds essentially as described with reference to Fig. 7. However, it appears that a small amount of the initial amount of magnesium alloy has entered the cavity in at least some of the castings in a more liquid than semi-solid state. This initial amount, where indicated, was evident from the skin section adjacent to the infusion with a slightly different microstructure (but otherwise of good quality) than the rest of the casting.

Przepływ opisany w odniesieniu do fig. 7 osiągnięto tam, gdzie prędkość przepływu stopu wynosi 140-165 m/s, korzystnie około 150 m/s, w kanale doprowadzającym i 25-50% mniej, np. około dwie trzecie prędkości przepływu w kanale doprowadzającym, poprzez wlew. Jak podano, uzyskano to w obszarze cylindrycznego rdzenia przebiegającego poprzez kanał doprowadzający, tak jak pokazano na fig. 8A-8C. Każdy z tych rysunków przedstawia przekrój poprzeczny odpowiednich kanałów doprowadzających 90a, 90b i 90c. Krzepnięcie stopu w kanale doprowadzającym po zakończeniu operacji odlewania i odcinanie nadlewu, aby zapewnić taki przekrój, przedstawia odpowiednio taki obszar 92a, 92b i 92c cylindrycznego rdzenia. Obszary te reprezentują dla każdego kanału doprowadzającego rzeczywisty kanał przepływu, do którego przepływ stopu został ograniczony zasadniczo przez całe napełnianie wnęki formy w operacji odlewania. Ograniczenie takie istnieje po krótkim czasie początkowego przepływu, w którym przynajmniej częściowo zakrzepły stop 94a, 94b i 94c, jak toThe flow described with reference to Fig. 7 was achieved where the melt flow velocity is 140-165 m / s, preferably about 150 m / s, in the feed channel and 25-50% less, e.g. about two-thirds of the flow velocity in the feed channel. by infusion. As stated, this is achieved in the region of a cylindrical core extending through the feed channel as shown in Figures 8A-8C. Each of these drawings shows a cross-sectional view of the respective feed channels 90a, 90b and 90c. The solidification of the alloy in the feed channel after the casting operation is completed and the severing of the riser to provide such a cross-section is represented by such an area 92a, 92b and 92c of the cylindrical core, respectively. These regions represent, for each feed channel, an actual flow channel to which melt flow has been restricted substantially throughout the filling of the mold cavity during the casting operation. Such a limitation exists after a short initial flow time in which alloy 94a, 94b and 94c have at least partially solidified, such as

190 635 zaznaczono przez zakreskowanie, powstaje na powierzchniach określających profil przekroju poprzecznego kanału doprowadzającego.190 635 is marked by hatching, is formed on the surfaces defining the cross-sectional profile of the supply channel.

Stwierdzono, że cylindryczny kształt obszarów przepływu 92a, 92b i 92c jest dobrze określonym przekrojem kołowym, niezależnie od profilu kanału doprowadzającego, w którym powstaje. Fig. 8A-8C przedstawiają typowe profile kanału doprowadzającego, w których otrzymano obszary 92a, 92b i 92c o kołowym przekroju poprzecznym. Z profili tych wynika, że obszar przekroju poprzecznego zaprojektowanego profilu kanału doprowadzającego można zmniejszyć bez znacznego wpływu na pole przekroju poprzecznego obszarów 92a, 92b i 92c, ale ze zmniejszeniem ilości metalu w wynikowym kanale doprowadzającym. Ilość tę można dalej zmniejszyć, korzystnie jak szczegółowo podano, przez zmniejszenie projektowanej długości kanału doprowadzającego. Podane poniżej szczegóły ilustrują, do jakiego stopnia takie zmniejszenie można uzyskać.The cylindrical shape of the flow regions 92a, 92b and 92c has been found to be a well defined circular section, independent of the profile of the feed channel in which it is formed. Figures 8A-8C show typical supply channel profiles where regions 92a, 92b, and 92c are obtained with circular cross-section. It is apparent from these profiles that the cross-sectional area of the designed supply channel profile can be reduced without significantly affecting the cross-sectional area of the areas 92a, 92b and 92c, but with a reduction in the amount of metal in the resulting supply channel. The amount can be further reduced, preferably as detailed in detail, by reducing the design length of the supply channel. The details given below illustrate to what extent this reduction can be achieved.

Odlew ze stopu magnezu o ciężarze 1,6 kg w kształcie otwartej struktury ramowej o wysokości 450 mm i szerokości 400 mm z grubością ściany 2-20 mm i posiadający bardzo głębokie przekroje wytworzono za pomocą maszyny zimnokomorowej. Przy stosowaniu tradycyjnej formy kanału doprowadzającego ilość metalu w nadlewie wynosiła 1,1 kg tak, że przy odlewaniu uzyskano wydajność 60% przy uwzględnieniu procentowej ilości metalu zużytego w operacji odlewania. Oznacza to, że około 40% zużytego metalu trzeba było odzyskać. Przy stosowaniu kanału doprowadzającego jak w rozwiązaniu według wynalazku ilość metalu w nadlewie wynosiła 0,36 kg, co daje wydajność 82% i zmniejszenie o około 67% ilości stopu, który trzeba odzyskać.A magnesium alloy casting 1.6 kg in the shape of an open frame structure 450 mm high and 400 mm wide with a wall thickness of 2-20 mm and having very deep sections was produced with a cold chamber machine. When using a conventional feed channel mold, the amount of metal in the riser was 1.1 kg, such that a casting yield of 60% was achieved based on the percentage of metal used in the casting operation. This means that about 40% of the metal used had to be recovered. When using a feed channel as in the invention, the amount of metal in the riser was 0.36 kg, which gives a yield of 82% and a reduction of about 67% in the amount of alloy to be recovered.

Odlewy klamek drzwiowych, w postaci pokazanej na fig. 3, wytwarzano w maszynie gorącokomorowej przez odlewanie w dwie wnęki. Każda klamka miała ciężar 28 g, co daje ciężar wyrobu 56 g na jeden cykl odlewania. Przy wytwarzaniu z zastosowaniem tradycyjnego układu przepływu metalu w każdym cyklu 30 g metalu pozostawało w nadlewie, na skutek czego wydajność wynosiła 65%. Przy zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, jak przedstawiono na fig. 6, ilość metalu w nadlewie zmniejszono do 1,5 g, co daje wydajność 97%, a w stosunku do tradycyjnej konstrukcji zmniejszenie ilości odzyskiwanego stopu o 95%.Door handle castings, as shown in Fig. 3, were produced on a hot chamber machine by casting into two cavities. Each handle had a weight of 28 g, giving a product weight of 56 g per one casting cycle. When manufactured using the conventional metal flow system, 30 g of metal remained in the boss each cycle resulting in a yield of 65%. By applying the solution according to the invention, as shown in Fig. 6, the amount of metal in the riser was reduced to 1.5 g, which gives an efficiency of 97%, and the amount of recovered alloy was reduced by 95% compared to the conventional design.

Ósmy szereg przykładów przeprowadzono w celu stwierdzenia, czy możliwy jest bezpośredni przepływ metalu we wnęce formy, jak w normalnej praktyce i w celu określenia wpływu pewnej liczby alternatywnych układów przepływu metalu. W doświadczeniach tych zastosowano wnękę formy w kształcie mydelniczki. Ten kształt wnęki wynika z widoku z góry odlanej miski D pokazanej na fig. 9 i z przekroju przez miskę D oraz wprowadzaną część T formy, który pokazano na fig. 10 wzdłuż linii XI-XI z fig. 9. Miska D ma długość około 140 mm, szerokość około 100 mm, głębokość około 26 mm i grubość ścianki około 2 mm. Ma ona poziomy obwodowy kołnierz i ścianki boczne pochylone pod kątem 45° względem tego kołnierza i płaskiej podstawy.The eighth series of examples were carried out to determine whether a direct flow of metal into the mold cavity is possible as in normal practice and to determine the effect of a number of alternative metal flow systems. In these experiments, a soap dish-shaped mold cavity was used. This shape of the cavity results from a top view of the cast pan D shown in Fig. 9 and a section through the cup D and the insertion part T of the mold which is shown in Fig. 10 along line XI-XI of Fig. 9. The bowl D has a length of approximately 140 mm. , a width of about 100 mm, a depth of about 26 mm, and a wall thickness of about 2 mm. It has a horizontal circumferential flange and side walls that are inclined at 45 ° with respect to the flange and the flat base.

Konwencjonalna procedura wytwarzania miski D polegałaby na zastosowaniu układu przepływu metalu zawierającego główny kanał doprowadzający zasilający zwężające się styczne kanały doprowadzające, które przebiegają w przeciwnych kierunkach wzdłuż wspólnej krawędzi bocznej wnęki formy i doprowadzają wzdłuż swych długości poprzez długą cienką bramkę do wnęki. W pierwszej próbie zmodyfikowana wersja aktualnie najlepszej praktyki jest przedstawiona przez układ 410 przepływu pokazany na pos. III. Jak pokazano, układ 410 ma główny kanał doprowadzający 412, który prowadzi do dwóch przebiegających w przeciwnych kierunkach, stycznych kanałów doprowadzających 414, które są usytuowane wzdłuż krawędzi bocznej 416 wnęki formy w celu tworzenia miski D z fig. 10. Każdy kanał doprowadzający 414 prowadzi do dwóch klinowo lub wachlarzowe ukształtowanych wlewów 418, które są skierowane w poprzek wnęki. Każdy wlew 418 ma przekrój poprzeczny zmieniający się od około 6x1 mm przy swym kanale doprowadzającym do około 10 x 0,5 mm przy krawędzi 416 wnęki. Przy aktualnie najlepszej praktyce, każdy kanał doprowadzający 414 ma normalny przekrój, który zwęża się w kierunku przepływu metalu wzdłuż tego kanału od 10 x 10 mm do 8 x 10 mm. Z takimi kanałami doprowadzającymi 414 i wlewami 418 wytwarzanie miski D o odpowiedniej jakości byłoby niezwykle trudne. Jednakże, jak zaznaczono powyżej, układ 410 jest zmodyfikowany.A conventional procedure for manufacturing the cup D would be to use a metal flow system including a main supply channel for supplying tapered tangential supply channels that extend in opposite directions along a common side edge of the mold cavity and lead along their lengths through a long thin gate into the cavity. In a first attempt, a modified version of the current best practice is represented by the flow system 410 shown in FIG. III. As shown, system 410 has a main supply channel 412 that leads into two opposing tangential supply channels 414 that extend along side edge 416 of the mold cavity to form the cup D of Figure 10. Each supply channel 414 leads to two wedge-shaped or fan-shaped gates 418 that extend across the recess. Each gate 418 has a cross section ranging from about 6 x 1 mm at its feed channel to about 10 x 0.5 mm at the edge 416 of the cavity. In best practice at present, each feed conduit 414 has a normal cross section that tapers in the direction of metal flow along the conduit from 10x10mm to 8x10mm. With such feed channels 414 and heads 418, it would be extremely difficult to manufacture the cup D of an appropriate quality. However, as noted above, system 410 is modified.

190 635190 635

Modyfikacja polega na zmniejszeniu nominalnego przekroju kanałów doprowadzających 414 do 3 x 3 mm. Modyfikacja ta jest częściowo zgodna z niniejszym wynalazkiem, jeśli chodzi o przekrój kanału doprowadzającego. Jednak przekrój kanału doprowadzającego jest większy niż przekrój każdego wlewu 418. Układ 410 z pos. III, pomimo modyfikacji, nie daje zadowalających odlewów.The modification consists in reducing the nominal cross-section of the supply channels 414 to 3 x 3 mm. This modification is in part in accordance with the present invention as far as the cross section of the supply channel is concerned. However, the cross section of the supply channel is greater than that of each gate 418. The system 410 of FIGS. III, despite modifications, does not give satisfactory castings.

W drugiej konstrukcji tego ósmego szeregu przykładów zastosowano układ 420 według pos. IV. Układ ten różni się od układu 410 z pos. III tym, że zastosowano tylko jeden wejściowy wlew 428 w kształcie dłuta. Jak pokazano, wlew 428 jest usytuowany pod kątem około 45° względem swego kanału doprowadzającego 424 przy końcu tego kanału doprowadzającego 424 i przy krawędzi wnęki 426, ale jest zwrócony do sąsiedniej krawędzi końcowej tej wnęki. Wlew 428 ma nominalny przekrój 1,5 x 4 mm tak, że jest on również mniejszy niż 3 x 3 mm nominalnego przekroju jego kanału doprowadzającego 424 (oraz drugiego ślepego kanału doprowadzającego 424).In a second construction of this eighth series of examples, the system 420 of FIGS. IV. This arrangement differs from that of 410 in Fig. III in that only one chisel-shaped inlet 428 was used. As shown, gate 428 is at an angle of approximately 45 ° to its feed channel 424 at the end of feed channel 424 and at the edge of recess 426, but faces an adjacent end edge of the recess. The gate 428 has a nominal cross section of 1.5 x 4 mm, so that it is also less than 3 x 3 mm of the nominal cross section of its feed channel 424 (and second blank feed channel 424).

Gdyby wlew 428 układu 420 miał zapewniać kierunkowy przepływ stopu magnezu, jak w normalnej praktyce, układ 420 okazałby się całkowicie niezadowalający. To znaczy, przepływ metalu od wlewu 428 przebiegałby wzdłuż sąsiedniego końca do oddalonej strony wnęki, wzdłuż tej oddalonej strony do drugiego końca, wzdłuż drugiego końca do zbliżonej strony posiadającej krawędź 426 oraz wzdłuż tej zbliżonej strony do wlewu 428. Jednakże osiągane słabe napełnienie środkowego obszaru wnęki formy byłoby przyczyną niezadowalającej jakości odlewu. Opracowano jednak układ 420, by wytwarzane były lepsze odlewy miski D niż z układu 410 z pos. III.If the gate 428 of system 420 were to provide a directional flow of magnesium alloy as in normal practice, system 420 would be completely unsatisfactory. That is, the flow of metal from gate 428 would be along the adjacent end to the remote side of the cavity, along the distal side to the other end, along the other end to the proximal side having edge 426, and along the proximal side to the gate 428. Poor filling of the central region of the cavity, however, is achieved. the mold would cause unsatisfactory casting quality. However, system 420 was developed to produce better castings for bowl D than that of system 410 in Fig. III.

W trzeciej konstrukcji ósmego szeregu przykładów zastosowano układ 420a, jak przedstawiono na pos. V. Układ 420a różni się od układu 420 z pos. IV tylko tym, że dłutowy wlew 428a jest usytuowany pod kątem 90° względem swego kanału doprowadzającego 424a, a zatem równolegle do sąsiedniej krawędzi końcowej wnęki. Jak w układzie 420 wlew 428a miał nominalny przekrój 1,5 x 4 mm tak, że był on mniejszy niż 3 x 3 mm nominalnego przekroju jego kanału doprowadzającego 424a (i drugiego ślepego kanału doprowadzającego 424a). Układ 420a umożliwia uzyskiwanie odlewów wyraźnie lepszej jakości.In the third construction of the eighth series of examples, a system 420a is used as shown in FIG. V. Arrangement 420a differs from arrangement 420 in FIG. IV only in that the chisel gate 428a is positioned at a 90 ° angle to its feed channel 424a and therefore parallel to the adjacent end edge of the cavity. As in system 420, the gate 428a had a nominal cross section of 1.5 x 4 mm so that it was less than 3 x 3 mm of the nominal cross section of its feed channel 424a (and second blank feed channel 424a). The system 420a enables to obtain castings of significantly better quality.

Rozkłady przepływu otrzymane w każdym przykładzie ósmego szeregu są takie, że przepływ stopu magnezu do wnęki nie jest kierowany. To znaczy model napełniania wnęki formy jest całkowicie niepodobny do opisanego w odniesieniu do pos. II, ale tam, gdzie to jest możliwe przepływ jest jak opisano w odniesieniu do fig. 7. W przypadku próby przedstawionej na pos. III nie można było osiągnąć zadowalającego przepływu ze względu na brak odpowiedniego obszaru kontrolowanego rozszerzania. W przypadku próby przedstawionej na pos. IV, a jeszcze wyraźniej w przypadku próby przedstawionej na pos. V, taki obszar istniał. Jednakże w każdym przypadku obszar ten był utworzony raczej we wnęce formy niż przez wlew 428 z pos. IV lub wlew 428a z pos. V, przy czym obszar ten był ograniczony z trzech stron przez powierzchnię górną i dolną wnęki formy oraz sąsiednią końcową powierzchnię brzegową wnęki. Ponadto w przypadku przedstawionym na pos. IV skuteczność obszaru rozszerzania we wnęce formy wydaje się być zmniejszona, co powoduje pogorszenie jakości odlewu na skutek turbulencji wywoływanych przez przepływ skierowany na sąsiedni koniec wnęki.The flow distributions obtained in each example of the eighth series are such that the flow of magnesium alloy into the cavity is not directed. That is, the mold cavity filling pattern is completely dissimilar to that described with reference to pos. II, but where possible the flow is as described with reference to Fig. 7. In the test of Fig. III, a satisfactory flow could not be achieved due to the lack of an adequate controlled expansion area. In the case of the sample presented in Fig. IV, and even more clearly in the case of the sample presented in Fig. V, such an area existed. In any event, however, this area was formed in the mold cavity rather than by the gate 428 of Fig. IV or infusion 428a from ref. V, the area being delimited on three sides by the top and bottom surfaces of the mold cavity and the adjacent end peripheral surface of the cavity. Moreover, in the case presented in Fig. IV, the effectiveness of the expansion area in the mold cavity appears to be reduced, resulting in deterioration in the quality of the casting due to turbulence caused by the flow directed to the adjacent end of the cavity.

W układach z pos. IV i pos. V ani wlew 428, ani wlew 428a w rzeczywistości nie jest wlewem jak w rozwiązaniu według wynalazku, ponieważ nie zapewnia utworzenia obszaru kontrolowanego rozszerzania. Rzeczywiście, jeśli chodzi o kanał doprowadzający 424 lub kanał doprowadzający 424a ogranicza on przepływ, a taki obszar, jaki uzyskano jest poza każdym z wlewów 428 i 428a. W sensie niniejszego wynalazku odpowiedniejsze jest zatem traktowanie wlewów 428 i 428a jako części końcowej kanału doprowadzającego 424 i kanału doprowadzającego 424a, prowadzącej bezpośrednio do obszaru kontrolowanego rozszerzania i w efekcie nie ma tam żadnego wlewu.In the systems of pos. IV and pos. V, neither the gate 428 nor the gate 428a is in fact an infusion as in the present invention since it does not provide an area of controlled expansion. Indeed, with respect to delivery channel 424 or delivery channel 424a, it restricts flow, such an area as is obtained outside each of the gates 428 and 428a. Therefore, in the sense of the present invention, it is more suitable to consider the gates 428 and 428a as an end portion of supply channel 424 and supply channel 424a leading directly to the controlled expansion area, and consequently there is no infusion there.

Wracając do fig. 10, przedstawiono tu zasadę dziewiątego przykładu, który podobnie jak ósmy przykład miał na celu wytwarzanie misek D odlewanych ze stopu magnezu. Fig. 10 przedstawia układ 430 przepływu metalu według wynalazku. W układzie 430 pokazano końcową część drogi przepływu stopu magnezu, która obejmuje kanał doprowadzający 434 o kołowym przekroju posiadającym średnicę 3 mm, który jest połączony z wnęką formy poprzez człon T,Returning to Fig. 10, the principle of the ninth example is illustrated here, which, like the eighth example, was intended to produce magnesium alloy cast cups D. Fig. 10 shows a metal flow system 430 in accordance with the present invention. Arrangement 430 shows the end portion of the flow path of the magnesium alloy which includes a feed passage 434 having a circular cross section having a diameter of 3 mm, which is connected to the mold cavity via a T member.

190 635 przez część wlewową 438. Od kanału doprowadzającego 434 wlew 438 zwiększa średnicę w kierunku przepływu i ma średnicę 5 mm przy swym wylotowym końcu przy wnęce formy.190 635 through the gate portion 438. From the feed channel 434, the gate 438 increases in diameter in the flow direction and has a diameter of 5 mm at its outlet end at the mold cavity.

Podobnie jak w ósmym przykładzie miska D wytworzona w układzie z fig. 10 odlewana była w maszynie zimnokomorowej. Układ 430 stanowi radykalne odejście od znanych technik ciśnieniowego odlewania metali i zgodnie z praktyką aktualnie uważaną za najlepszą nie byłby używany. Mimo tego, układ 430 pozwolił na wytworzenie wysokiej jakości misek D ze stopu magnezu w kolejnych cyklach prób odlewania, co oznacza zasadniczo jego przydatność do szybkiego, powtarzalnego odlewania na skalę przemysłową.As in the eighth example, the bowl D manufactured in the arrangement of Fig. 10 was cast in a cold chamber machine. The system 430 represents a radical departure from known diecasting techniques and would not be used in accordance with current best practice. Nevertheless, system 430 resulted in the production of high-quality magnesium alloy cups D over successive casting test runs, making it generally suitable for fast, repeatable industrial scale casting.

Jak w dziewiątym przykładzie, dziesiąty przykład miał na celu wytworzenie odlewu ze topu magnezu przez bezpośrednie doprowadzanie przez wlew kołkowy. W tym przypadku, jak pokazano na fig. 11, duży odlew 440 z szerokimi płaskimi powierzchniami 440a i z trudnym skrzynkowo ukształtowanym obszarem 440b z poprzecznymi żebrami 440c i z nadlewem 440d wytwarzano na maszynie gorącokomorowej Frech 80 ton. Projektowane pole powierzchni odlewu 440 wynosiło 390 cm2, to znaczy było większe niż zalecane przez Frech dla tej maszyny'.As in the ninth example, the tenth example was intended to produce a magnesium sprue cast by direct feeding through the pin gland. In this case, as shown in Fig. 11, a large casting 440 with wide flat surfaces 440a and a difficult box shaped area 440b with transverse ribs 440c and a head 440d was produced on a Frech 80 tons hot chamber machine. The design area of the casting 440 was 390 cm 2 , i.e. it was greater than that recommended by Frech for this machine. '

Odlew 440 z fig. 11 był przeznaczony do sprawdzenia wpływu odległości przepływu i właściwości przepływu w skomplikowanym kształcie. Element 442 użyty do utworzenia wnęki formy dla odlewu 440 był trójpłytową formą, która umożliwiała bezpośrednie odlewanie poprzez jeden kołkowy wlew 448. Jednakże ten element 442 umożliwiał również wytwarzanie odlewu 440 lub odlewu 450 o kształcie większym niż pokazano na fig. 12 przy zastosowaniu trzech kołkowych wlewów 448, 448a i 448b na zimnokomorowej maszynie Toshiba 250 ton.Casting 440 in Fig. 11 was intended to verify the effect of flow distance and flow properties in a complex shape. Feature 442 used to create the mold cavity for casting 440 was a three-plate mold that allowed direct casting through a single pin gland 448. However, feature 442 also produced a cast 440 or casting 450 with a larger shape than shown in Figure 12 using three pin gates. 448, 448a and 448b on a Toshiba 250 ton cold chamber machine.

Wytworzono zadowalające odlewy, jak pokazano na fig. 11. Jednakże kierunkowość nie była kontrolowana w zakresie normalnych oczekiwań w odniesieniu do odlewania ciśnieniowego. Rzeczywisty przepływ wykazywał wiele oddzielnych modeli napełniania z ciągłym czołem, zgodnych z poprzednimi doświadczeniami i podobnych do stwierdzanych przy formowaniu tworzyw sztucznych. Były wydłużone odcinki przepływu, które były bardzo dobrze zgodne z obserwacjami z szóstego przykładu. Przepływ przez skomplikowany kształt nadlewu 440d również wykazywał podobieństwo do formowania tworzyw sztucznych w bezpośrednim kontraście wobec przepływu przy ciśnieniowym odlewaniu w formach.Satisfactory castings were produced as shown in Fig. 11. However, the directionality was not controlled within the normal expectation for die casting. The actual flow showed many separate endless fill patterns consistent with previous experiences and similar to those found in plastic molding. There were elongated flow lengths that were in very good agreement with the observations in the sixth example. The flow through the complicated shape of riser 440d also showed a similarity to plastic molding in direct contrast to the flow during pressure die casting.

W dziesiątym przykładzie nie było zalewania formy pomimo dużego i skomplikowanego kształtu wytwarzanego odlewu. Ta i inne obserwacje wskazują na fakt, że odlewany stop magnezu nie zachowuje się jak klasyczna ciecz. Dalszy wniosek z tego dziesiątego przykładu jest taki, że ciśnienie we wnęce formy było znacznie mniejsze niż przewidywane dla stopu magnezu w jego stanie roztopionym, to znaczy dla cieczy. Nawet przy pełnym ciśnieniu wprowadzania w maszynę odlew przy projektowanym polu powierzchni 390 cm2 nie wypływa, mimo że nominalna siła impulsowego napełniania (przyjmując ciecz) jest większa niż stwierdzona siła blokowania tej maszyny Frech.In the tenth example, there was no pouring of the mold despite the large and complicated shape of the mold being produced. This and other observations indicate that the cast magnesium alloy does not behave like a classical liquid. A further conclusion from this tenth example is that the pressure in the mold cavity was significantly less than that expected for the magnesium alloy in its molten state, i.e. liquid. Even at full injection pressure into the machine, the casting with a designed surface area of 390 cm2 does not flow out, even though the nominal impulse filling force (assuming liquid) is greater than the stated locking force of this Frech machine.

Dziesiąty przykład w szczególności podkreśla dalsze praktyczne zalety uzyskiwane dzięki niniejszemu wynalazkowi. Brak wypływania oznacza, że nominalna siła impulsowego napełniania, to znaczy siła oczekiwana dla cieczy jest znacznie większa niż rzeczywista siłą panująca w przypadku odlewania stopu magnezu według wynalazku. W konsekwencji na danej maszynie można wytwarzać większe odlewy niż oczekiwano.The tenth example in particular highlights the further practical advantages achieved with the present invention. No flow out means that the nominal impulse fill force, i.e. the force expected in the liquid, is significantly greater than the actual force in the inventive magnesium alloy casting process. Consequently, larger castings than expected can be produced on a given machine.

Odległość przepływu i jakość odlewu otrzymywanego przy stosowaniu rozwiązania według wynalazku wydają się być stosunkowo niezależne od temperatury formy. Jednakże mogą być obszary formy w odlewaniu gorącokomorowym, gdzie trzeba zadbać zarówno o grzanie, jak i o chłodzenie. Zarówno przy bezpośrednim doprowadzaniu w dziewiątym i dziesiątym przykładzie, jak i przy kanale doprowadzającym w ósmym przykładzie, roztopiony metal musi krzepnąć w miejscu, które umożliwia odłączenie tej części od formy, ale umożliwia również przepływ roztopionego metalu z powrotem do kanału w kształcie litery S. Jak przy normalnym odlewaniu wysokociśnieniowym w formy, wobec wejścia do formy trzeba stosować czynnik chłodzący i czynnik grzejny, by wpłynąć na wynik. Stosowany sposób zależeć będzie od wykonania i wielkości maszyny, jak również od stopnia skomplikowania i wielkości formy.The flow distance and the quality of the casting obtained using the solution of the invention appear to be relatively independent of the mold temperature. However, there may be areas of the mold in hot chamber casting where both heating and cooling must be provided. For both the direct feed in the ninth and tenth examples and at the feed channel in the eighth example, the molten metal must solidify at a point that allows the part to detach from the mold, but also allows the molten metal to flow back into the S-shaped channel. in normal high pressure die casting, a coolant and a heating medium must be used before entering the mold to affect the result. The method employed will depend on the design and size of the machine, as well as the complexity and size of the mold.

190 635190 635

190 635190 635

190 635190 635

VV

190 635190 635

2)2<L2) 2 <L.

9OC9OC

190 635190 635

190 635190 635

190 635190 635

Fig. ΠFig. Π

190 635190 635

190 635190 635

Pos. IIPos. II

ΟΟ

190 635190 635

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 50 copies. Price PLN 4.00.

Claims (12)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób ciśnieniowego odlewania stopu magnezu, w stanie półstałym, polegający na prowadzeniu roztopionego stopu magnezu kanałem doprowadzającym i wtryskiwaniu we wnękę formy, znamienny tym, że strumień stopu opuszczający kanał (26) doprowadzający poddaje się kontrolowanemu rozszerzaniu na boki względem kierunku wtryskiwania, przy czym stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w kanale (26) doprowadzającym mieszczącą się w zakresie 140-165 m/s oraz stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania wynoszącą 25-50% mniej niż prędkość przepływu strumienia stopu w kanale (26) doprowadzającym.A method of pressure casting magnesium alloy in a semi-solid state, which consists in guiding molten magnesium alloy through a supply channel and injecting it into the mold cavity, characterized in that the melt flow leaving the supply channel (26) is subjected to a controlled lateral expansion with respect to the injection direction, wherein a melt flow velocity in the supply channel (26) is used in the range of 140-165 m / s and a melt flow velocity in the controlled expansion area is used 25-50% less than the flow velocity of the melt flow in the supply channel (26) . 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania zmniejsza się skokowo.2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the flow rate of the melt flow in the controlled expansion region is reduced stepwise. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania zmniejsza się postępująco.3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the flow velocity of the melt flow in the controlled expansion area is reduced progressively. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w kanale (26) doprowadzającym wynoszącą około 150 m/s.4. The method according to p. The method of claim 1, wherein the melt flow velocity in the feed channel (26) is about 150 m / s. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się prędkość przepływu strumienia stopu w obszarze kontrolowanego rozszerzania wynoszącą około % prędkości przepływu strumienia stopu w kanale (26) doprowadzającym.5. The method according to p. The method of claim 1, wherein the flow rate of the melt flow in the controlled expansion area is about% of the flow rate of the melt flow in the feed channel (26). 6. Układ przepływu metalu w urządzeniu do ciśnieniowego odlewania stopu magnezu, w stanie półstałym, połączony z formą zaopatrzoną we wnękę i mający co najmniej jeden kanał doprowadzający pomiędzy źródłem zasilania roztopionym stopem a wnęką formy, znamienny tym, że kanał (26) doprowadzający jest połączony z co najmniej jednym obszarem kontrolowanego rozszerzania o zwiększającym się polu przekroju poprzecznego, przy czym stosunek pola przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania do pola przekroju poprzecznego kanału (26) doprowadzającego mieści się w zakresie od 2:1 do 4:1.6. A metal flow system in a magnesium alloy die casting machine in a semi-solid state connected to a mold provided with a cavity and having at least one supply channel between the molten alloy supply and the mold cavity, characterized in that the supply channel (26) is connected to the cavity. with at least one controlled expansion area with increasing cross-sectional area, the cross-sectional area ratio of the controlled expansion area to the cross-sectional area of the supply channel (26) being in the range of 2: 1 to 4: 1. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że obszar kontrolowanego rozszerzania stanowi wlew (28) metalu bezpośrednio do wnęki (14) formy (12).7. The system according to p. The method of claim 6, characterized in that the controlled expansion region is a metal inlet (28) directly into the cavity (14) of the mold (12). 8. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że obszar kontrolowanego rozszerzania znajduje się co najmniej częściowo wewnątrz wnęki (14) formy (12), przy czym ograniczają go powierzchnie tworzące tę wnękę (14) w pobliżu miejsca, w którym stop wpływa we wnękę (14).8. The system according to p. The process of claim 6, characterized in that the controlled expansion area is at least partially inside the cavity (14) of the mold (12), and is delimited by the surfaces forming the cavity (14) near where the alloy flows into the cavity (14). 9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że w miejscu, w którym stop wpływa we wnękę (14) znajduje się wlew (28), stanowiący wylotowy koniec kanału (26) doprowadzającego poza obszarem kontrolowanego rozszerzania.The system according to p. The method of claim 8, characterized in that at the point where the melt flows into the recess (14), there is an inlet (28) constituting the downstream end of the supply channel (26) outside the controlled expansion area. 10. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że w miejscu, w którym stop wpływa we wnękę (14) znajduje się wlew (28), stanowiący część obszaru kontrolowanego rozszerzania.10. The system according to p. The method of claim 8, characterized in that at the point where the melt flows into the recess (14) there is an infusion (28) which forms part of the controlled expansion area. 11. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że pole przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania zwiększa się skokowo względem pola przekroju poprzecznego kanału (26) doprowadzającego.The system according to p. The method of claim 6, characterized in that the cross-sectional area of the controlled expansion region increases stepwise with respect to the cross-sectional area of the supply channel (26). 12. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że pole przekroju poprzecznego obszaru kontrolowanego rozszerzania zwiększa się postępujące względem pola przekroju poprzecznego kanału (26) doprowadzającego.12. The system according to p. The method of claim 6, characterized in that the cross-sectional area of the controlled expansion area increases progressively relative to the cross-sectional area of the supply channel (26).
PL98342005A 1997-11-28 1998-11-30 Magnesium die casting process PL190635B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPP0604A AUPP060497A0 (en) 1997-11-28 1997-11-28 Magnesium pressure die casting
PCT/AU1998/000987 WO1999028065A1 (en) 1997-11-28 1998-11-30 Magnesium pressure casting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL342005A1 PL342005A1 (en) 2001-05-07
PL190635B1 true PL190635B1 (en) 2005-12-30

Family

ID=35788430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL98342005A PL190635B1 (en) 1997-11-28 1998-11-30 Magnesium die casting process

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL190635B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL342005A1 (en) 2001-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1137503B1 (en) Magnesium pressure casting
PL199992B1 (en) Apparatus for making die castings of metals, in particular non-ferrous ones
WO1993011892A2 (en) Casting of light metal alloys
US6470956B2 (en) Method and apparatus for semi-molten metal injection molding
GB2366225A (en) Injection molding metallic matertials
US4779666A (en) Die casting process and apparatus comprising in-die plunger densification
JP2008105180A (en) Mold
PL190635B1 (en) Magnesium die casting process
JP4156748B2 (en) Metal injection molding method and apparatus, and molded product
JP3626046B2 (en) Molded product and its casting mold
JP2000117411A (en) Die casting apparatus and die casting method
KR100443338B1 (en) Die casting equipment
JP4265338B2 (en) Mold for forming semi-molten metal
JP5958207B2 (en) Die casting method
AU754591C (en) Magnesium pressure casting
JP3781527B2 (en) Valve gate type nozzle device
CN212285810U (en) Sprue gate injection device and gating system
CN110449552B (en) Method for semi-permanent mold casting process
JP3766276B2 (en) Die casting mold
JP4359826B2 (en) Metal material forming equipment
CN114346206A (en) Die casting die and die casting method of product
CN111360229A (en) Sprue gate injection device and gating system
JP2009166056A (en) Molding method and molding machine
JP2001287012A (en) Method and apparatus for forming injection-formed material
JPH0671414A (en) Die for forging molten metal

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20091130